PFC-Ingeniería Inversa del Talgo 0a Inversa Talgo - 0 1941-2011 6 Índice Figuras Figura 1....
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Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
1
PFC-Ingeniería Inversa del Talgo 0
Roger Cascante
David Xaubet
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
2
Índice
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 11
1.1. OBJETIVOS. .................................................................................................................. 12
2. MEMORIA ........................................................................................................................ 13
2.1. ALEJANDRO GOICOCHEA OMAR. ................................................................................. 14
2.2. TALGO 0 ....................................................................................................................... 16
3. ESTUDIO Y DESARROLLO DEL TALGO - 0 ............................................................. 17
3.1. INGENIERÍA INVERSA ................................................................................................... 18
3.1.1. Determinación de las dimensiones generales de la estructura del vagón. .............. 18
3.1.1.1. Explicación del método de la cónica para encontrar las medidas exactas del
vagón. 19
3.1.2. Sustracción del resto de medidas del sistema triangular ....................................... 26
3.1.2.1. Tubo Superior e Inferior ................................................................................ 27
3.1.2.2. Tubo Pequeño ................................................................................................ 28
3.1.2.3. Biga IPE ........................................................................................................ 29
3.1.3. Estructura .............................................................................................................. 31
3.1.3.1.1.1. Construción chasis Prototipo 1 ........................................................... 34
3.1.3.1.1.2. Construción chasis Prototipo 2 ........................................................... 36
3.1.3.1.2. Cálculos de la area de la parte chafada. ..................................................... 37
3.1.3.1.2.1. Biga IPE 120 ...................................................................................... 41
3.1.3.1.2.2. Pieza unión estructura ......................................................................... 42
3.1.3.1.2.3. pieza unión vagones ............................................................................ 43
3.1.3.1.2.4. Tapón .................................................................................................. 45
3.1.4. Sustracción de las medidas de la rueda. ................................................................ 47
3.1.5. Ruedas .................................................................................................................. 47
3.1.5.1.1. Llanta exterior aprovechada de un tren de vapor ....................................... 50
3.1.5.1.1.1. Pestaña ................................................................................................ 51
3.1.5.1.2. Casquete exterior: ..................................................................................... 52
3.1.5.1.3. pieza 2: ...................................................................................................... 54
3.1.5.1.4. Cuerpo rueda ............................................................................................. 55
3.1.5.1.5. Eje Roscado .............................................................................................. 56
3.1.5.1.6. Eje. ............................................................................................................ 57
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
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3.1.5.1.7. Tapa .......................................................................................................... 58
3.1.5.1.8. Pieza acoplamiento eje .............................................................................. 59
3.1.5.1.9. Embellezedor Posterior. ............................................................................ 63
3.1.5.1.10. Embellecedor Rueda ............................................................................... 64
3.1.5.1.11. rueda montada ......................................................................................... 65
3.1.6. Herramientas para el diseño; CAD/CAM ............................................................. 66
3.1.6.1. Definiciones .................................................................................................. 67
3.1.6.2. Entorno AutoCAD ......................................................................................... 68
3.1.6.3. Entorno Unigraphics NX7 ............................................................................. 69
4. CÁLCULOS ...................................................................................................................... 70
4.1. TEORÍA DEL DESCARRILAMIENTO COMPARACIÓN TALGO-BOGIE .............................. 71
4.1.1. Demostración matemática. .................................................................................... 76
4.1.1.1. Ecuación de Nadal (CS): ............................................................................... 77
4.1.1.2. Ecuación de Laffite (CS). .............................................................................. 78
4.2. MÉTODO MATEMÁTICO MOVIMIENTO DE LAZO ........................................................... 81
4.2.1. Movimiento de un eje ........................................................................................... 81
4.2.2. Método matemático movimiento del lazo ............................................................. 82
4.2.3. Método matemático en el paso por curva. ............................................................. 87
4.2.3.1. Dinámica de un Bogie ................................................................................... 87
4.2.3.2. Dinámica del Talgo ....................................................................................... 91
4.2.3.3. Comparación de Dinámicas ........................................................................... 95
4.2.4. Hipótesis de diseño. .............................................................................................. 96
4.2.4.1. Rigidez .......................................................................................................... 96
4.2.4.2. Distribución de pesos..................................................................................... 97
4.2.4.2.1. Distribución general de pesos i centro de gravedad de la estructura. ......... 97
4.2.4.2.2. Cargas ..................................................................................................... 100
4.2.4.2.3. Solicitaciones a las que están sometidas las ruedas. ................................ 100
4.2.5. Simulación de elementos finitos ........................................................................ 101
4.2.5.1. Demostración matemática de la deformación de la biga .............................. 105
5. PLIEGO DE CONDICIONES ....................................................................................... 111
5.1. MATERIALES .............................................................................................................. 112
5.1.1. Generalidades del Acero ..................................................................................... 112
5.1.1.1. Principales características del acero ............................................................. 112
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5.1.1.2. Clasificación ................................................................................................ 112
5.1.1.3. Estructura .................................................................................................... 113
5.1.1.4. Fusibilidad ................................................................................................... 113
5.1.1.5. Soldabilidad ................................................................................................. 113
5.1.1.6. Forjabilidad ................................................................................................. 114
5.1.1.7. Influencia de la temperatura ........................................................................ 114
5.1.2. Acero en los años 40 .......................................................................................... 114
5.1.2.1. Acero F1 ...................................................................................................... 117
5.1.2.1.1. -Composición aproximada (%). Acero F1. .............................................. 117
5.1.2.1.2. Características mecánicas en diferentes estados ...................................... 117
5.1.2.1.3. Tratamientos térmicos. ............................................................................ 118
5.1.2.2. Acero F5 ...................................................................................................... 118
5.1.2.2.1. -Composición aproximada (%). Acero F5 ............................................... 118
5.1.2.2.2. Características mecánicas en diferentes estados ...................................... 119
5.1.2.2.3. Tratamientos térmicos. ............................................................................ 119
5.1.3. Materiales en la actualidad................................................................................. 120
5.1.3.1. Acero F1110 ................................................................................................ 120
5.1.3.1.1. -Composición aproximada (%). Acero F1110. ........................................ 120
5.1.3.1.2. –dureza y resistencia en diferentes estados del Acero F1110. ................. 121
5.1.3.1.3. – Datos útiles para los tratamientos termicos .......................................... 121
5.1.3.1.4. – propiedades mecanicas ......................................................................... 122
5.1.3.2. Acero F1140 ................................................................................................ 122
5.1.3.2.1. -Composición aproximada (%). Acero F1140. ........................................ 122
5.1.3.2.2. –dureza y resistencia en diferentes estados del acero f1140 .................... 123
5.1.3.2.3. –datos utiles para los tratamientos termicos ............................................ 123
5.1.3.2.4. Templabilidad Jominy a una temperatura de austenización de la probeta de
ensayo 850±5ºC ......................................................................................................... 125
5.1.3.2.5. –propiedades mecanicas .......................................................................... 126
5.1.3.2.6. Ensayo de flexión por choque, Ensayo de resistencia al impacto sobre
probeta longitudinal con entalla Charpy en V a temperatura ambiente. ..................... 126
5.1.3.2.7. Acero F1140 Normalizado ...................................................................... 127
5.1.3.2.8. PROPIEDADES...................................................................................... 127
5.1.3.3. Aceros utilizados actualmente en las ruedas ................................................ 127
5.1.3.4. Tipos de uniones soldadas ........................................................................... 128
5.1.3.4.1. Soldadura por Arco Eléctrico. ................................................................. 128
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
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6. PRESUPUESTO ............................................................................................................. 133
6.1. PRESUPUESTO ............................................................................................................ 134
6.1.1. Desglose subconjunto 1 Estructura triangular ..................................................... 135
6.1.2. Total subconjunto 1 Estructura triangular ........................................................... 136
6.1.3. Desglose subconjunto 2 Rueda ........................................................................... 137
6.1.4. Total subconjunto 2 Rueda ................................................................................. 138
6.1.5. Total Estructura triangular y Rueda .................................................................... 139
7. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 140
8. BIBLIOGAFIA ............................................................................................................... 141
9. ANEXOS .......................................................................................................................... 142
10. PLANOS ...................................................................................................................... 143
10.1. SUBCONJUNTO TRIANGULO TALGO-0 .................................................................... 144
10.1.1. Subconjunto tubo grande ................................................................................. 145
10.1.2. Tubo pequeño .................................................................................................. 146
10.1.3. Pieza Union Biga/ Estructura .......................................................................... 147
10.1.4. Biga IPE 120 ................................................................................................... 148
10.1.5. Tapón Tubo Grande ........................................................................................ 149
10.1.6. Pieza Union Vagones ...................................................................................... 150
10.2. SUBCONJUNTO RUEDA ........................................................................................... 151
10.2.1. Llanta Exterior ................................................................................................ 152
10.2.2. Casquete .......................................................................................................... 153
10.2.3. Tapa ................................................................................................................ 154
10.2.4. Eje Roscado .................................................................................................... 155
10.2.5. Embellecedor Rueda ....................................................................................... 156
10.2.6. Pieza 2 ............................................................................................................. 157
10.2.7. Acoplamiento Eje ............................................................................................ 158
10.2.8. Eje ................................................................................................................... 159
10.2.9. Cuerpo Rueda .................................................................................................. 160
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Índice Figuras
Figura 1. Estructura Triangular Articulada ................................................................................. 16
Figura 2. Anchura de vias .......................................................................................................... 18
Figura 3. Documento fotográfico 1 ............................................................................................ 19
Figura 4. Paso 1 – Método Cónica ............................................................................................. 20
Figura 5. Paso 2 – Método Cónica ............................................................................................. 20
Figura 6. Paso 3 – Método Cónica ............................................................................................. 20
Figura 7. Paso 4 – Método Cónica ............................................................................................. 21
Figura 8. Paso 5 – Método Cónica ............................................................................................. 21
Figura 9. Paso 6 – Método Cónica ............................................................................................. 22
Figura 10. Paso 7 – Método Cónica ........................................................................................... 23
Figura 11. Paso 8 – Método Cónica ........................................................................................... 24
Figura 12 .Paso 9 – Método Cónica ........................................................................................... 24
Figura 13. Paso 10 – Método Cónica ......................................................................................... 25
Figura 14. Teorema Pitágoras .................................................................................................... 26
Figura 15. Medida Tubo Superior e Inferior............................................................................... 27
Figura 16 .Detalle Radios de Curvatura ..................................................................................... 27
Figura 17. Detalle Tubo Pequeño ............................................................................................... 28
Figura 18. Detalle Biga IPE ....................................................................................................... 29
Figura 19. Tabla Perfils IPE ....................................................................................................... 30
Figura 20. Paso 1 – Construcción Prototipo NX7 ....................................................................... 31
Figura 21. Paso 2 – Construcción Prototipo NX7 ....................................................................... 32
Figura 22. Cálculo del ángulo α ................................................................................................ 33
Figura 23. Paso 3 – Construcción Prototipo NX7 Simetría ........................................................ 33
Figura 24. Paso 4.1 – Construcción Prototipo 1 NX7 ................................................................ 34
Figura 25. Esbozo pieza unión prototipo 1 ................................................................................. 35
Figura 26. Paso 4.1.2 – Construcción pieza unión prototipo 1 ................................................... 35
Figura 27. Paso 4.2 – Construcción Prototipo 2 NX7 ................................................................. 36
Figura 28. Documentación fotográfica ....................................................................................... 36
Figura 29. Cálculo sección Tubo ................................................................................................ 37
Figura 30. Cálculo sección Tubo “aplanado - chafado” ............................................................. 37
Figura 31. Cálculo diametro Tubo “chafado” ............................................................................. 39
Figura 32. Paso 4.2.1 – Construcción Prototipo 2 NX7 .............................................................. 39
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
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Figura 33. Paso 4.2.2 – Construcción Prototipo 2 NX7 .............................................................. 40
Figura 34. Paso 4.2.2 – Construcción Prototipo 2 NX7 .............................................................. 40
Figura 35. Paso 4.2.2 – Construcción Prototipo 2 NX7 .............................................................. 41
Figura 36. Documentación fotográfica ....................................................................................... 41
Figura 37. Paso 6 – Construcción Biga IPE 120 Prototipo NX7 ............................................... 42
Figura 38. Paso 7 – Construcción Pieza Unión Estructura Prototipo NX7 ................................ 43
Figura 39. Paso 8 – Construcción Pieza Unión Vagones Prototipo NX7 ................................... 43
Figura 40. Construcción Conjunto Biga Prototipo NX7 ........................................................... 44
Figura 41. Construcción Conjunto Biga Prototipo NX7 ........................................................... 44
Figura 42. Paso 9 – Construcción Tapón Prototipo NX7 ........................................................... 45
Figura 43. Detalle unión Tapones y Estructura .......................................................................... 46
Figura 44. Referencias documentación fotográfica .................................................................... 47
Figura 45. Formación del angulo negativo α en el sentido de marcha ........................................ 48
Figura 46. Unión llanta con rueda a traves de la soldadura ........................................................ 48
Figura 47. Comparación llanta de camión con llanta de Talgo - 0 ............................................. 49
Figura 48. Documentación fotogràfica ....................................................................................... 50
Figura 49. Paso 10 – Construcción Llanta Exterior Prototipo NX7 ............................................ 50
Figura 50. Sustracción de medidas ............................................................................................. 51
Figura 51. Sustracción de medidas ............................................................................................. 52
Figura 52. Sustracción de medidas ............................................................................................. 53
Figura 53. Sustracción de medidas ............................................................................................. 53
Figura 54. Paso 11 – Construcción Casquete Prototipo NX7 .................................................... 54
Figura 55. Paso 12 – Construcción Pieza 2 Prototipo NX7 ........................................................ 54
Figura 56. Detalle unión entre Pieza y Eje Roscado (3.1.5.1.5.) ................................................ 55
Figura 57. Paso 13 – Construcción Cuerpo Rueda Prototipo NX7 ............................................. 56
Figura 58. Paso 14 – Construcción Eje Roscado Prototipo NX7 ................................................ 56
Figura 59. Paso 15 – Construcción Eje Prototipo NX7 .............................................................. 57
Figura 60. Paso 16 – Construcción Tapa Prototipo NX7 ............................................................ 58
Figura 61. Sustracción de medidas ............................................................................................. 58
Figura 62. Paso 17 – Construcción Pieza Acoplamiento Eje Prototipo 1 NX7 ........................... 59
Figura 63. Montaje Estructura 1 ................................................................................................. 60
Figura 64. Montaje Estructura 2 ................................................................................................. 60
Figura 65. Sustracción de medidas ............................................................................................. 61
Figura 66. Sustracción de medidas ............................................................................................. 62
Figura 67. Paso 18 – Construcción Embellecedor Posterior Prototipo NX7 .............................. 63
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
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Figura 68. Detalle Embellecedor Rueda ..................................................................................... 64
Figura 69. Sustracción de medidas ............................................................................................. 64
Figura 70. Comparación entre NX7 y documentación fotográfica ............................................. 65
Figura 71. Comparación entre NX7 y documentación fotográfica ............................................. 66
Figura 72. Entorno Autocad ....................................................................................................... 68
Figura 73. Entorno NX7 ............................................................................................................. 69
Figura 74. Detalle Rueda – Pestaña - Eje ................................................................................... 71
Figura 75. Esquema rueda delantera izquierda Bogie ................................................................. 72
Figura 76 . Esquema funcionamiento Bogie ............................................................................... 73
Figura 77. Esquema rueda izquierda Talgo ................................................................................ 74
Figura 78. Esquema funcionamiento Talgo ................................................................................ 75
Figura 79. Detalle zona de contacto Rueda-Rail ........................................................................ 76
Figura 80. Detalle zona de contacto Rueda-Rail ........................................................................ 78
Figura 81. Detalle zona de contacto Rueda-Rail ........................................................................ 79
Figura 82. Detalle zona de contacto Rueda-Rail ........................................................................ 80
Figura 83. Detalle del desplazamiento Transversal del eje ......................................................... 81
Figura 84. Detalle del eje en un desplazamiento transversal ...................................................... 82
Figura 85. Detalle del eje en un desplazamiento transversal (Vista dssde la planta) .................. 83
Figura 86. Trayectoria sinusoidal del eje de un Bogie en movimiento ....................................... 85
Figura 87. Eje convencional – Guiado dicónico ......................................................................... 85
Figura 88. Trayectoria del eje de un coche Talgo en movimiento .............................................. 86
Figura 89. Esquema paso por curva de un Bogie ........................................................................ 87
Figura 90. Diagrama del cuerpo libre (dcl) rueda de un Bogie ................................................... 88
Figura 91. Distancia de cada fuerza al centro de masas .............................................................. 89
Figura 92. Esquema paso por curva del Talgo ............................................................................ 91
Figura 93. Diagrama cuerpo libre (dcl) rueda del Talgo ............................................................. 92
Figura 94. Distancia de cada fuerza al centro de masas .............................................................. 93
Figura 95. Imagen de un Bogie .................................................................................................. 98
Figura 96. Distribución de pesos Prototipo 1 frente Prototipo 2 ................................................ 99
Figura 97. Documentanción Fotográfica Prototipo 2................................................................. 99
Figura 98. Imagen de un camión de 1941 ................................................................................ 100
Figura 99. Simulación Estructura 2 en NX7 ............................................................................ 101
Figura 100. Carga repartida en la Biga IPE 120 ...................................................................... 102
Figura 101. Deformación-Desplazamiento Nodal ................................................................... 103
Figura 102. Esfuerzo-Elemental-Von Misses .......................................................................... 103
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
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Figura 103. Esfuerzo Elemento-Nodal- Von Misses ............................................................... 104
Figura 104. Fuerza de Reacción .............................................................................................. 104
Figura 105. Diagrama cuerpo libre de la Biga ......................................................................... 105
Figura 106. Separación por tramos de la biga ......................................................................... 106
Figura 107. Detalle tramo 1 ..................................................................................................... 107
Figura 108. Detalle tramo 2 .................................................................................................. 108
Figura 109. Equipo Soldadura por Arco Eléctrico .................................................................... 128
Figura 110. Técnica Soldadura por Arco Eléctrico................................................................... 129
Figura 111. Técnica Soldadura por Arco Eléctrico................................................................... 130
Figura 112. AspectosSoldadura por Arco Eléctrico.................................................................. 132
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
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Índice Tablas
Tabla 1. Clasificación de los Aceros ........................................................................................ 112
Tabla 2. Producción de Acero en el País Vasco ....................................................................... 115
Tabla 3. Producción de Acero en el País Vasco ....................................................................... 116
Tabla 4. Composición aproximada Acero F1 ........................................................................... 117
Tabla 5. Características mecánicas Acero F1 .......................................................................... 117
Tabla 6. Relación Tratamientos Térmicos Acero F1 ................................................................ 118
Tabla 7. Composición aproximada Acero F5 ........................................................................... 118
Tabla 8 . Características mecánicas Acero F5 ......................................................................... 119
Tabla 9. Relación Tratamientos Térmicos Acero F5 ................................................................ 119
Tabla 10. Composición aproximada en (%) Acero F110 .......................................................... 120
Tabla 11. Dureza – Resistencia Acero F1110........................................................................... 121
Tabla 12. Tratamientos Térmicos Acero F1110 ....................................................................... 121
Tabla 13. Propiedades Mecánicas Acero F1110 ....................................................................... 122
Tabla 14. Composición Acero F1110 ....................................................................................... 122
Tabla 15. Dureza – Resistencia Acero F1140........................................................................... 123
Tabla 16. Tratamientos Térmicos Acero F1140 ....................................................................... 123
Tabla 17. Ensayo – Curvas de revenido Acero F1140 .............................................................. 124
Tabla 18. Ensayo – Templabilidad Acero F1140 a 850ºC ........................................................ 125
Tabla 19. Propiedades Mecánicas Acero F1140 ....................................................................... 126
Tabla 20. Ensayo –Flexión y Resistencia al impacto Acero F1140 ......................................... 126
Tabla 21. Ensayo – Normalizado Acero F1140 ........................................................................ 127
Índice Gráficas
Gráfica 1. Ensayo – Templabilidad Acero F1140 .................................................................... 124
Gráfica 2. Ensayo – Dureza / Distancia extremo Acero F1140 ................................................ 125
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
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1. INTRODUCCIÓN
Este proyecto trata de realizar un estudio de ingeniería inversa sobre el Talgo-0 (Tren
Articulado Ligero Goicochea Oriol) que fue el primer tren prototipo que cambió el sistema de
rodadura empleado hasta aquel entonces, pudiendo demostrar que era un sistema perfectamente
válido para el uso ferroviario, mejorando diversos aspectos en comparación con los sistemas ya
existentes en aquella época, los denominados Bogies.
Para llevar a cabo este proyecto, nos hemos situado en el contexto histórico de los años 40
buscando y analizando información sobre los procesos de construcción de la época. Asimismo
se ha tenido en cuenta los materiales empleados en aquel entonces, y también se ha hecho un
símil respecto a los materiales más adecuados para la construcción del mismo, en nuestra época
actual.
Toda esta información ha sido analizada junto con los departamentos de Expresión gráfica a la
Ingeniería, Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica y Ingeniería Mecánica de la
Universidad Politécnica de Cataluña, de Vilanova y la Geltrú.
Junto al proyecto descrito se ha realizado un modelo del prototipo en 3D, mediante el software
especialista NX7 y para llegar más al detalle, también se ha realizado un estudio de elementos
finitos junto a la demostración matemática de la eficacia del modelo presentado.
Para finalizar se ha pedido un presupuesto a un empresa de construcciones mecánicas y
metálicas para que en un futuro se pueda llevar a cabo la construcción del prototipo y exponerlo
en un museo.
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
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1.1. Objetivos.
El proyecto consiste en estudiar la idea del sistema triangular ideado por Alejandro Goicochea
Omar. Se trata de un proyecto de ingeniería Inversa, en el que mediante la escasa
documentación gráfica que disponemos del talgo-0, determinamos lo más fielmente posible
como eran estos prototipos tanto en el aspecto del diseño como en la tecnología empleada.
Para ello se ha realizado un estudio previo mediante una técnica de dibujo (la perspectiva
cónica) para poder deducir las principales medidas del prototipo, partiendo de una longitud
conocida.
En este proyecto se pretende buscar soluciones de diseño, teniendo en cuenta en la época que
fueron construidos dichos prototipos. Por lo tanto se han analizado cuales serian las opciones
constructivas habituales en la época, que materiales se utilizaban y que tipos de soldaduras eran
habituales.
Siempre se han buscado soluciones funcionales, que cumplan con el diseño observado en las
fotografías y que no repercutan un coste desmesurado.
El objetivo principal de este proyecto es explicar de forma detallada, las ventajas del triangulo
respecto el bogie convencional, tanto teórica como matemáticamente.
La idea de este proyecto es poder reconstruir estos prototipos, 70 años más tarde, debido a que
actualmente sólo disponemos de fotografías y vivencias personales, sin conservar ningún tipo
de elemento físico. Por este motivo a parte de estudiar y realizar un rediseño también se ha
pedido un presupuesto actual, para la construcción de los mismos, pudiendo ser posible la
realización física del proyecto y poder conservar estos prototipos en un museo.
Hay que añadir, agradecer y mencionar a los señores José Luís López y Alberto García,
ingeniero Industrial y Ingeniero Eléctrico respectivamente, por la información que nos han
podido facilitar a través de conferencias y reuniones privadas para poder consultar, preguntar y
aclarar dudas que han ido surgiendo a medida que se iba realizando este proyecto.
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
14
2.1. Alejandro Goicochea Omar.
Historia del Talgo - 0
Alejandro Goicochea Omar fue un ingeniero y militar español inventor de Talgo (tren
articulado ligero Goicochea-Oriol). Nació en 1895 en la localidad Vizcaína de Galdácano y
murió el año 1984 en Madrid. Ingresó en la Escuela de Ingenieros del Ejército y después fue
destinado al régimen ferroviario. Tras servir en Marruecos como capitán en 1921 se retiró de la
vida castrense y paso a trabajar a la Compañía del Ferrocarril Bilbao-La Robla, dedicada al
transporte de mineral y donde ocupó la jefatura de materiales de tracción hasta 1936. Durante
este tiempo aplicó nuevas técnicas de soldadura empleadas en Bélgica y Alemania para puentes
y acorazados, con el fin de proveer a los trenes de su empresa de unos vagones más ligeros,
rápidos y resistentes. En 1926 se hizo un primer vagón, completamente soldado, sin remaches ni
tornillos, que al año siguiente fue presentado al público en Bilbao, patentado en el Registro de la
Propiedad Industrial y fabricado en serie por la empresa. A principios de la década de 1930,
Goicoechea se interesó por los trenes de viajeros para reducir el alto número de heridos en los
accidentes a causa de las astillas de los vagones. Aplicando su procedimiento podría conseguirse
un vehículo rápido, seguro y más económico debido a la reducción de material en sus diseños
por tal de aligerar sus vehículos. También fue director de la construcción del llamado “Cinturón
de Hierro”, una defensa militar fortificada que se extendía por los montes circundantes de
Bilbao para protegerlo del avance de las tropas franquistas durante la Guerra Civil Española. En
1937 ayudó al bando nacional facilitando los detalles, características y puntos débiles de la
citada línea defensiva, que ayudaron a su ruptura el 12 de junio del mismo año, cayendo días
más tarde la capital vizcaína en manos de las tropas franquistas.
Fue en 1940 cuando Alejandro Goicochea tras su inquietud por mejorar el principal
inconveniente ferroviario de la época, es decir, el peso, ideo y empezó a desarrollar un sistema
que cambiaria parte del mundo ferroviario empleado hasta aquel entonces.
La inspiración de Alejandro vino un día en el que se encontraba en un parque, cuando en un
momento dado, un señor que se dedicaba a alquilar triciclos, tras su jornada laboral, éste los
trasladaba a una caseta de una manera un tanto peculiar. Goicochea se percató de que los
triciclos iban unidos uno detrás de otro formando una estructura compacta y a la vez articulada,
que seguían la trayectoria del primer vehículo de una manera muy exacta.
Fue en aquel momento cuando utilizando los recursos de la época hizo construir un sistema
triangular basado en la idea de los triciclos. Una vez construido el primer prototipo se fue
analizando, y cuando se confirmó la mejora de tal sistema triangular, se procedió a la
construcción del Talgo 1, incluyendo suspensiones y otra serie de elemento más avanzados.
El 21 de agosto de 1941 a las diez de la mañana se realizó el primer ensayo en el trayecto de
Leganés-Madrid, con un resultado satisfactorio. El ensayo se hizo con una locomotora, un
furgón y un coche salón que permitía el enganche de 12 vagones triangulares alcanzando una
velocidad de 75km/h en el tramo de Leganés-Villaverde y ligeramente inferior en el tramo de
Villaverde-Madrid. Estos primeros ensayos terminaron el 14 de septiembre de 1941 con la
presencia de varias autoridades, muchos ingenieros, Jefes y oficiales y la división de
ferrocarriles del ministerio de obras públicas. En estos ensayos, se vio la adaptación a la vía de
estos prototipos y se puso la locomotora a la máxima velocidad que se pudo. También se pudo
ver en los ensayos que la teoría del ángulo de ataque negativo no tenía ningún problema y se
podía circular por la vía con toda seguridad sin preocuparse del peso como antidescarrilante,
como se creía en la época.
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En noviembre de 1941 empezaron a elaborar un tractor con un motor nuevo de la casa Ganz, y
se elaboro en los talleres de RENFE de Valladolid. Aprovechando que la empresa Hijos de Juan
Garay le interesaba mucho el proyecto del tren articulado, y eran fabricantes de tubos y
dominaban todas sus aplicaciones intervinieron en la construcción de cinco de los siete
elementos que formarían el tren remolcado. Los otros dos elementos restantes, la rodadura los
frenos y la suspensión etc. Fueron obra de los talleres generales de RENFE en Madrid, salvo el
vestido interior de uno de los elementos que corrió a cargo de la firma Loscertales, donde Don
Antonio Mendoza de los propios talleres RENFE llevo personalmente la dirección de aquella
construcción consultando siempre a Alejandro Goicochea.
En mayo de 1942 realizaron la primera salida del tractor en el trayecto Valladolid-Medina y
regreso satisfactoriamente a Madrid para unirlo al resto del tren. El tren entero fue puesto en la
vía en octubre de 1942 (nacimiento de TALGO S.A), en una de las pruebas del octubre del 42,
que se consideraba que era la más importante y oficial por la asistencia de ministros, generales,
consejo de la RENFE, técnicos etc. Una de las dos ruedas penúltimas sufrió la rotura y
desprendimiento de un recubrimiento de goma que a dichas dos ruedas se les había provisto por
vía de ensayo. El tren trepidaba excesivamente con la goma seccionada tuvo que parar al fin en
Meco, dónde se dio por terminada la prueba con la impresión general de un profundo fracaso.
Se cambió en muy poco tiempo la rueda inutilizada y el sistema rodó hasta Guadalajara y
regresó después a Madrid. Goicochea no considero este incidente como un fracaso ya que no
tenía nada que ver el funcionamiento del sistema con la rotura de una llanta de goma.
Aparte de la incidencia de la rueda, al tren se le apreciaron muchos defectos, pero era normal en
una fase tan inicial del producto.
A finales de 1942, el tren fue llevado a la factoría de Babcock Wilcox de Galindo, Bilbao. Ya
entrados en 1943 con el tren en Babcock se realizaron unas modificaciones al tren. Se hicieron
una serie de modificaciones de acoplamientos, ruedas elásticas, substitución de muelles,
substitución de manguetas, retoques del tractor y otros detalles que durante el primer semestre
de aquel año mejoraron las condiciones del dispositivo, sin modificar el sistema.
La mejora de este descubrimiento fue tal que actualmente los trenes de la empresa Talgo aún
conservan dicho sistema articulado, siendo una vez más corroborado que este sistema sigue
activo en la actualidad (Talgo Avril 2012).
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2.2. Talgo 0
El Talgo 0 es conocido como el prototipo en forma de triangulo isósceles que Goicochea ideo
para probar su sistema de articulación ligero. Estos triángulos disponían solamente de dos
ruedas unidas a la base del triangulo, mediante un eje, de esta manera cada estructura triangular
permanecía unida en el centro del eje del triangulo anterior, formando una cadena de triángulos
perfectamente unidos tal y como se muestra en la siguiente figura.
Figura 1. Estructura Triangular Articulada
Este "tren" siempre tenía que llevar una locomotora acoplada por cabeza ya que el primer
triángulo descansaba sobre ella. De esta manera cada estructura triangular permanecía
perfectamente alineada respecto a la vía.
Una vez construido este primer prototipo fue ensayado siendo remolcado por una locomotora de
vapor, que llegó a alcanzar los 75km/h, sin descarrilar, demostrando la validez de la idea de
Goicoechea de que la tara no era determinante como factor anti-descarrilamiento.
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3.1. Ingeniería Inversa
A la hora de empezar a realizar este proyecto, nos hemos dedicado a recopilar toda la
documentación bibliográfica a través libros, enciclopedias, revistas y internet. También hemos
recibido la información personal a través de José Luis López ex director general de Tecnología
de la compañía Talgo y Asesor Técnico del presidente de la misma y Alberto García ingeniero e
investigador de la Federación de los Ferrocarriles Españoles.
Una vez contrastada toda la información obtenida, hemos podido empezar a desarrollar nuestro
proyecto.
Hemos empezado realizando un estudio de la documentación gráfica para poder realizar el
diseño de los vagones, pero con la documentación que teníamos, nos dimos cuenta de que no se
encontraban las medidas funcionales de los prototipos. Por lo tanto nos vimos obligados a
obtener las medidas mediante una técnica de dibujo.
3.1.1. Determinación de las dimensiones generales de la estructura del vagón.
En el momento de diseñar la estructura del vagón, nos encontramos con una falta de
información ya que simplemente disponemos de una serie de fotografías no acotadas y por lo
tanto necesitamos buscar de alguna manera como obtener estas medidas.
A partir de aquí nos damos cuenta que la única medida fija y real que sabemos con seguridad a
día de hoy, es la anchura de vías, por lo tanto partimos de una distancia de 1674 mm.
Figura 2. Anchura de vias
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El resto de imágenes que tenemos no nos pueden proporcionar gran información sobre las
medidas de la estructura del vagón, ya que están en diferentes ángulos y en diferentes escalas,
por eso nos vemos obligados a utilizar una técnica de expresión gráfica que permite encontrar
las medidas reales a partir de una referencia, cuya magnitud si conocemos (en esta caso la
anchura de vías). Se trata de la técnica conocida como “Método de la cónica”.
De esta manera a partir de una fotografía, en este caso en perspectiva, lo que hacemos es
abatirla de perfil respecto un punto y a posteriori la transformamos en una vista de planta para
determinar todas sus medidas exactas.
3.1.1.1. Explicación del método de la cónica para encontrar las medidas exactas del vagón.
A partir de todas las fotografías que disponemos, seleccionamos una en concreto para realizar
dicho método (Figura 3).
En este caso hemos seleccionado una de las imágenes más nítidas y grandes de entre todas las
que se conservan a día de hoy.
Figura 3. Documento fotográfico 1
Primero de todo, lo que hacemos es encontrar los dos puntos de fuga de la imagen. Para ello
aprovecharemos los ejes de las ruedas de la estructura de cada vagón (unión Rueda 1 y rueda2 y
por otro lado Rueda 4 y Rueda 3) para encontrar el punto de fuga número 1 (PF1), y a
continuación también uniremos las ruedas laterales de cada vagón (Rueda 1 con Rueda 4 y
Rueda 2 con Rueda 3) a través de dos líneas, para encontrar el punto de fuga número 2 (PF2).
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Figura 4. Paso 1 – Método Cónica
Vemos que si unimos ambos puntos de fuga encontrados, la línea que los une (línea verde) no
queda en una recta horizontal. Por lo tanto el siguiente paso es situar dichos puntos de fuga
sobre la línea del horizonte, situando como centro del arco de circunferencia el PF1.
Figura 5. Paso 2 – Método Cónica
A continuación tomamos el punto de referencia “A” (Rueda 1) y marcamos sobre su horizontal
la distancia que sabemos que es correcta, es decir; el ancho de vías que es de 1674 mm. Una vez
marcada dicha distancia (punto B) la prolongaremos hacia arriba en un ángulo de 90º, de tal
manera que cortará con otra línea horizontal que dibujaremos más adelante.
Figura 6. Paso 3 – Método Cónica
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Ahora lo que se realiza es una línea que une el punto B con la “Rueda 2”, de esta manera lo que
hacemos es unir la distancia entre ejes, es decir la distancia que conocemos, en la línea del
horizonte, para poder encontrar el punto de mira “PM”.
Figura 7. Paso 4 – Método Cónica
El siguiente paso es proyectar todos los puntos encontrados anteriormente (PF1, PF2, B, PM, y
el punto de referencia A) sobre otra recta horizontal que la dibujaremos más arriba.
A partir de ahora nos centraremos en esta nueva línea horizontal.
Figura 8. Paso 5 – Método Cónica
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Una vez tenemos todos los puntos proyectados, trazaremos un círculo con centro en “O” cuyo
diámetro es la distancia que hay entre el PF1 y el PF2.
Trazado el círculo, volveremos a realizar otro, pero esta vez el centro del mismo será el punto
PF1, y su radio irá desde el PF1 hasta el punto PM. De esta manera visualizaremos la
intersección que se produce entre ambos círculos encontrando el punto de vista PV.
Una vez encontrado este punto, trazaremos un triangulo rectángulo con vértices en los puntos
PF1, PF2 y PV.
Figura 9. Paso 6 – Método Cónica
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Ahora que tenemos el primer punto de vista PV, podemos encontrar el segundo PV. Para
localizar este segundo punto trazaremos un círculo de centro en PF2, y radio hasta PV.
Al trazar este círculo veremos donde corta con la nueva línea horizontal y a continuación
podremos proyectarlo hacia abajo, en la línea de horizonte “PM”.
Figura 10. Paso 7 – Método Cónica
Desde el punto PM localizado en la línea del Horizonte, trazamos una recta que una dicho punto
con la rueda 4, hasta cortar con la línea horizontal de abajo del todo (punto F).
Una vez encontrada la intersección proyectaremos el punto encontrado hacia la nueva línea
horizontal de arriba.
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Figura 11. Paso 8 – Método Cónica
Lo que hacemos ahora es proyectar la distancia entre ejes de 1674 mm en la nueva línea
horizontal. Para ello trazaremos de nuevo otro círculo con centro en A y radio hasta B. La
intersección producida por este último circulo, con la circunferencia de de arco del punto PV
dará definida la distancia de ejes “d” (1674mm), proyectada en un plano alzado.
Figura 12 .Paso 9 – Método Cónica
Ahora para finalizar uniremos los dos últimos pasos anteriores.
Sabemos que la distancia horizontal de la estructura rectangular del vagón con la distancia entre
ejes, están unidas por una ángulo recto. Por lo tanto trazaremos una recta que sea perpendicular
a la distancia entre ejes “d”.
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A parte, trazaremos de nuevo un circulo de centro en “A”, con radio hasta “F”, y justo donde
corte con la recta explicada anteriormente, obtendremos el punto que nos indicará la anchura
total del vagón.
Figura 13. Paso 10 – Método Cónica
Hay que mencionar que tanto en el prototipo 1 como en el prototipo 2 del Talgo 0, la medida de
todas las estructuras de los vagones eran aproximadamente iguales.
Una vez obtenidas las medidas del cuadrante a través del método de la cónica, calculamos la
medida triangular.
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Figura 14. Teorema Pitágoras
A partir de las medidas sustraídas con este método, ya podemos encontrar el resto de medidas
de la estructura triangular.
3.1.2. Sustracción del resto de medidas del sistema triangular
Para poder reconstruir el chasis, hemos tenido en cuenta una serie puntos fundamentales para
acercarnos lo máximo posible a la realidad de los años 40, estos puntos son:
1.- Propiedades mecánicas de los aceros existentes en los años 40.
2.- Tipos de soldadura que existía en ese momento.
3.- Fabricación de piezas de la manera más económica en función de la época que hacemos
referencia.
4.- Fabricación de todo el conjunto de la forma menos costosa posible.
Todos estos puntos han sido analizados y estudiados en función de la información y de las
imágenes obtenidas a través de los técnicos de Talgo y de los departamentos de y Expresión
Gráfica y Materiales, de la Universidad politécnica de Cataluña de Vilanova y la Geltrú.
Para iniciar este proceso de reconstrucción del chasis del talgo 0, lo primero que se hizo fue
obtener todas las medidas reales, en base a las pocas fotografías disponibles. Estas longitudes
las pudimos sacar mediante la técnica de dibujo de la cónica, explicada anteriormente.
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3.1.2.1. Tubo Superior e Inferior
En este caso sólo nos falta encontrar el diámetro de dichos tubos, que evidentemente es el
mismo tanto en el tubo superior como en el inferior.
Figura 15. Medida Tubo Superior e Inferior
Realizamos la proporcionalidad, pero en este caso cogemos como medida de referencia el
diámetro de la rueda (800mm tal y como veremos más adelante en el apartado 3.1.5) ya que nos
dará una comparación más exacta.
Longitud Real Rueda 800mm = 47,5 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Longitud Real X mm = 3,5 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
X= 60 mm de diámetro
También calculamos los radios de giro de la estructura.
Figura 16 .Detalle Radios de Curvatura
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Longitud Real Estructura 5504,04 mm = 167,5 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Longitud Real X mm = 2,13 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
X = 70 mm de radio
3.1.2.2. Tubo Pequeño
Calculamos la longitud de los tubos verticales que unen la estructura.
Figura 17. Detalle Tubo Pequeño
Midiendo el tubo vertical a través de la fotografía y haciendo una proporcionalidad de medidas
con las longitudes sustraídas anteriormente por el método de la cónica, obtenemos que:
Longitud Real Estructura 5504,04 mm = 167,47 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Longitud Real X mm = 4,93 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
X= 162 mm
Por el tema normalización de medidas de tubos y por las pequeñas tolerancias que hay en el
cálculo de la longitud de la fotografía, redondearemos a 160mm de longitud.
X = 160 mm
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Aplicamos la misma metodología para calcular el diámetro, pero en este caso la medida real de
partida será el diámetro de la rueda (800mm), ya que la comparación será más precisa.
Longitud Real Rueda 800 mm = 47,5 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Longitud Real Y mm = 3 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
X = 50 mm de diámetro.
3.1.2.3. Biga IPE
Procedemos hacer lo mismo que en los casos anteriores, para esta vez encontrar de que perfil
IPE se trata.
Figura 18. Detalle Biga IPE
Longitud Real Estructura 5504,04 mm = 167,47 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Longitud Real X mm = 1,94 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
X= 63,75 mm
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Si vamos la tabla de perfiles, lo que más se aproxima a dicha cifra es un perfil IPE 120.
Por lo tanto basándonos en este perfil, el grosor de la biga será de:
X= 64 mm
Figura 19. Tabla Perfils IPE
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3.1.3. Estructura
Una vez conseguidas estas medidas y haciendo uso de los software informáticos (NX7 y
Autocad) procedimos a reconstruir pieza por pieza la estructura triangular. Para ello empezamos
con la zona lateral del chasis, compuesta por dos tubos de longitud 5504,04mm, con diámetro
exterior de 6mm e interior 5mm.
Evidentemente también aplicamos sus respectivas curvas en cada barra, para ello empleamos la
proporcionalidad de medidas (sustraídas del método de la cónica) y nos dio un resultado de
radios de 70 mm, para que cuando las unamos queden unidos los centros de curvatura de cada
tubo, de esta manera presentará un excelente paralelismo.
Figura 20. Paso 1 – Construcción Prototipo NX7
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A continuación unimos los dos tubos de acero con otros 7 tubos de inferior longitud, de manera
transversal.
El diámetro exterior de estos 7 “tubitos” coincide con el diámetro interior de los dos tubos
construidos anteriormente, de esta manera obtendremos una perfecta alineación (ver figura 21).
La unión entre los tubos la haremos mediante la técnica de soldadura por arco eléctrico
(explicado en el apartado 5.1.3.4).
Figura 21. Paso 2 – Construcción Prototipo NX7
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Una vez tenemos diseñada la parte lateral de la estructura, aplicaremos una simetría, haciendo
referencia a la otra parte lateral correspondiente. Para ello debemos calcular el ángulo de giro.
Calculo ángulo de giro:
Figura 22. Cálculo del ángulo α
Figura 23. Paso 3 – Construcción Prototipo NX7 Simetría
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Hasta este punto los dos prototipos de la estructura del Talgo 0 (prototipo 1 y 2) comparten
información de medidas y construcción tanto en el programa de diseño por ordenador como en
la reconstrucción real para la fabricación del mismo.
A partir de ahora es cuando la estructura 1 se diferencia ligeramente de la estructura 2.
3.1.3.1.1.1. CONSTRUCIÓN CHASIS PROTOTIPO 1
Según la información fotográfica y de texto que disponemos, la estructura tubular del prototipo
1 a diferencia de la del prototipo 2, es que esta era constante y no sufría ninguna variación de
forma, es decir simplemente seguía una trayectoria formando el ángulo calculado anteriormente.
Figura 24. Paso 4.1 – Construcción Prototipo 1 NX7
Teniendo en cuenta la forma que presenta el “vértice” de la estructura, nos vemos obligados a
diseñar una nueva pieza para poder unir este sistema con el que le precede y así poder montar
toda una cadena de vagones.
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Para poder diseñar esta pieza nos situamos en el contexto de los años 40 y analizando los
procesos de construcción y soldadura existentes antaño, la pieza que planteamos tiene una forma
tal como esta:
Figura 25. Esbozo pieza unión prototipo 1
Posteriormente y analizando las fotografías de partida, nos dimos cuenta que si diseñábamos esa
pieza, nos quedaría una forma asimétrica y de medidas demasiado grandes, así que optamos por
un nuevo diseño más simple y a la vez menos costoso para la fabricación.
Figura 26. Paso 4.1.2 – Construcción pieza unión prototipo 1
Básicamente estas son las dos diferencias que presenta la estructura tubular del prototipo 1
respecto al prototipo 2.
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3.1.3.1.1.2. CONSTRUCIÓN CHASIS PROTOTIPO 2
A diferencia del prototipo 1, la estructura del prototipo 2 presenta una forma un tanto peculiar.
En este caso procederemos a unir las partes laterales del chasis triangular, para ello uniremos
los dos tubos superiores por una lado y los dos inferiores por otro.
Figura 27. Paso 4.2 – Construcción Prototipo 2 NX7
En este caso la unión entre los dos laterales de la estructura se consigue mediante la forma de un
círculo, pero este exterioriza una forma plana, es decir, al tubo en forma de círculo se le aplica
un “chafado” para poder conseguir una zona plana en la cara superior e inferior del tubo (tal y
como se ve en la documentación fotográfica, Figura 28).
Figura 28. Documentación fotográfica
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Para ellos, debemos calcular antes, la cantidad de superficie existente en el tubo para que la
parte chafada tenga la misma área mm2.
3.1.3.1.2. CÁLCULOS DE LA AREA DE LA PARTE CHAFADA.
Partiendo del tubo que tenemos en la estructura triangular, de diámetro exterior 60 mm y
espesor de 5 mm, empezaremos calculando la sección de tubo, para posteriormente calcular las
dimensiones de la parte chafada de la estructura, partiendo de la base que tiene que tener la
misma área y que queremos una parte plana de 50 mm.
Figura 29. Cálculo sección Tubo
Figura 30. Cálculo sección Tubo “aplanado - chafado”
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Área total del tubo:
Por lo tanto, en la parte chafada del tubo tenemos que mantener la misma área y nos tiene que
quedar una forma plana para pasar el pasador de 5mm tal y como se ve en la figura 30.
Así que:
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De esta manera la superficie chafada tendrá un diámetro exterior de 30mm aproximadamente,
ya que por el tema de la normalización estándar de medidas hemos optado por coger el valor
que más se aproxima, finalmente nos quedara la siguiente figura:
Figura 31. Cálculo diametro Tubo “chafado”
Por lo tanto obtendremos dos caras planas, que más adelante nos servirá como parte de unión
entre vagones.
Figura 32. Paso 4.2.1 – Construcción Prototipo 2 NX7
Una vez hecho este procedimiento en ambos tubos (superior e inferior), la estructura resultante
es esta.
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Figura 33. Paso 4.2.2 – Construcción Prototipo 2 NX7
Figura 34. Paso 4.2.2 – Construcción Prototipo 2 NX7
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Figura 35. Paso 4.2.2 – Construcción Prototipo 2 NX7
3.1.3.1.2.1. BIGA IPE 120
Una vez diseñadas las dos estructuras tubulares de los prototipos 1 y 2, seguimos la
reconstrucción, pero ahora nos centramos en el eje donde irá aposentado tanto el sistema
triangular diseñado anteriormente como el apoyo de las ruedas.
Para ello analizamos las imágenes reales y vemos lo siguiente.
Figura 36. Documentación fotográfica
Se trata de una biga IPE 120 (tal y como hemos podido comprobar en el apartado de la
sustracción de medidas), con una cierta curvatura, para bajar el centro de gravedad del vagón, a
la que se le sueldan 2 salientes con agujeros de 30 mm (cada uno) para poder unir las estructuras
triangulares mediante un pasador.
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Además de unir todas las partes del sistema triangular, en la biga también se encuentra soldada
la pieza que une los vagones entre sí.
Por lo tanto podemos decir que las propiedades del material de la biga, han de ser las adecuadas
para poder soportar todos los esfuerzas, tanto de peso como de tracción / compresión.
Figura 37. Paso 6 – Construcción Biga IPE 120 Prototipo NX7
3.1.3.1.2.2. PIEZA UNIÓN ESTRUCTURA
Esta es la pieza que se encarga de unir los cuerpos de la biga IPE 120 con la estructura
triangular. Por falta de información y de nitidez en las imágenes, hemos diseñado esta pieza en
función de los sistemas de fabricación de la época, y respetando las medidas de ambas partes de
la estructura para que entre todas ellas encajen sin ningún tipo de problema.
Por lo tanto teniendo en cuenta estos parámetros en el diseño de esta pieza, a quedado de la
siguiente forma.
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Figura 38. Paso 7 – Construcción Pieza Unión Estructura Prototipo NX7
Esta pieza como se puede apreciar en la fotografía, está unida con la biga a través de un cordón
de soldadura.
3.1.3.1.2.3. PIEZA UNIÓN VAGONES
Igual que en el caso anterior, por falta de información, esta otra pieza la hemos acondicionado
de la misma forma, obteniendo un resultado como este.
Figura 39. Paso 8 – Construcción Pieza Unión Vagones Prototipo NX7
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Si ahora hacemos un recuento de estas tres piezas anteriores, el perfil IPE 120 queda formado de
la siguiente manera.
Figura 40. Construcción Conjunto Biga Prototipo NX7
Figura 41. Construcción Conjunto Biga Prototipo NX7
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3.1.3.1.2.4. TAPÓN
Ya para acabar de diseñar toda la estructura triangular realizamos lo que denominamos tapones,
que estos son los encargados de unir la estructura con la pieza de unión que hemos diseñado
anteriormente en la biga. Estos tapones van soldados a la estructura, de esta manera
conseguimos una unión perfectamente fija.
El método constructivo de los tapones es muy sencillo, para no tener que hacer piezas mediante
la forja o procesos constructivos complicados, partiremos de un cilindro de diámetro superior
7mm y de una longitud de 8,5mm. Fresamos 3,5mm con el diámetro de la parte inferior del tubo
es decir 5mm, y fresamos 2 caras paralelas a una distancia de 6mm (diámetro exterior del tubo).
Finalmente le practicamos un redondeo en los bordes y le hacemos un taladro de 3mm para que
coincida con el de la biga IPE y podamos pasar un pasador a través de él. Estos tapones irán
soldados i inseridos en el tubo de la estructura triangular.
Figura 42. Paso 9 – Construcción Tapón Prototipo NX7
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Detalle de los tapones unidos (mediante la soldadura) al triangulo, donde la cara plana coincide
con el diámetro exterior del tubo.
Figura 43. Detalle unión Tapones y Estructura
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3.1.4. Sustracción de las medidas de la rueda.
Partiendo de la información extraída del ejemplar de Alejandro Goicochea, dónde se explica que
para la construcción de las ruedas se utilizó el núcleo de la rueda de un camión de la época, y la
llanta exterior de un tren de vapor de diámetro 800mm sin contar la pestaña (detallado en el
apartado 3.1.5).
3.1.5. Ruedas
Según la información obtenida, sabemos que las ruedas de ambos prototipos estaban
compuestas por diferentes partes.
Por un lado sabemos que la “carcasa exterior” de la rueda, pertenecía a unos antiguos trenes de
vapor, y la llanta interior en cambio, pertenecía a ruedas de camión. No podemos especificar a
qué modelo de camión eran, porque para la construcción de las mismas, aprovechaban los
recursos que tenían en ese momento, que era el de buscar, encontrar y adaptar en función de lo
que querían construir, es decir, no podían diseñar y fabricar piezas nuevas.
Figura 44. Referencias documentación fotográfica
Sabemos que el diámetro de las ruedas del tren de vapor, eran de 800 mm (de exterior sin contar
la pestaña) y 177mm de anchura, compuesta de 6 nervios a 60º cada una y con una conicidad de
1/20 para el perfecto contacto entre la rueda y el raíl.
Estas ruedas tienen que ser torneadas frecuentemente, porque pierden conicidad muy fácilmente
pero gracias al sistema triangular de TALGO, cuando estos bastidores triangulares se desplazan
por una curva, en el sentido indicado por la flecha de la figura 45, las ruedas del lado exterior de
la curva, forman un ángulo negativo α, con su correspondiente tangente a la curva en su punto
de contacto.
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Figura 45. Formación del angulo negativo α en el sentido de marcha
Por lo tanto, las ruedas como claramente se ve, no tienden a remontar el carril sino que tienden a
desplazar la rodadura hacia el lado interior de la curva, eso permite que el tren gire más con
menos espacio y que las ruedas no sufran tanto con el contacto del raíl.
Estas ruedas de carcasa exterior van soldadas mediante la soldadura por arco eléctrico con el
alma de la rueda de camión, es decir, lo que vulgarmente se conoce como llanta.
Figura 46. Unión llanta con rueda a traves de la soldadura
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49
Como se ha dicho anteriormente, la parte central de la rueda del prototipo de Talgo 0 era
procedente de las llantas de los camiones que existían en su debido momento.
Para el diseño de la rueda, que está compuesta de 17 piezas, hemos buscado información del
diseño actual de una rueda de camión y la hemos adaptado al diseño que podría tener a los años
40, con los procesos productivos de la época. Siempre intentando ser los más fieles a la realidad,
comparando los diseños con las fotografías que tenemos de la rueda original.
Figura 47. Comparación llanta de camión con llanta de Talgo - 0
Como se puede ver comparando estas dos fotografías los cambios realizados son más que
evidentes no solo cambiamos formas exteriores para que concuerden con las fotografías que
tenemos, sino que también hemos realizado cambios en las interiores, para hacer un diseño más
económico y sobretodo más parecido al que se podía realizar en aquella época.
También se puede observar que no hemos diseñado el freno tambor pero sin embargo hemos
dejado un alojamiento por si fuera necesario acoplarlo.
También comparando con la llanta actual se puede ver que en nuestro diseño quedan formas
más simples y sobretodo mucho más funcionales.
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50
3.1.5.1.1. LLANTA EXTERIOR APROVECHADA DE UN TREN DE VAPOR
Para realizar el diseño de la llanta exterior hemos partido de la única medida conocida, es decir
el diámetro de las llantas de tren de vapor de la época que eran de 800mm de diámetro sin
contar la pestaña.
Fijándonos en la documentación fotográfica obtenida, concluimos que estas llantas estaban
compuestas por 6 nervios con la forma que se puede ver en las siguientes fotografías.
Figura 48. Documentación fotogràfica
Figura 49. Paso 10 – Construcción Llanta Exterior Prototipo NX7
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51
El núcleo de esta llanta junto con los 6 nervios estarían realizados con un acero de bajo
contenido en carbono es decir un acero F1 que iría soldado mediante soldadura por arco
eléctrico en la zona más externa, es decir la zona que estaría en contacto con el riel, cuyo
material sería un acero F5. Esta zona de contacto con el riel tiene una conicidad de 1/20. Esta
conicidad es común en todas las llantas de tren y es debido a que con esta conicidad solo hay un
punto de contacto entre la rueda y el riel, lo que hace que estos dos elementos no tengan una
fricción excesiva y provoquen un desgaste prematuro de las ruedas.
3.1.5.1.1.1. PESTAÑA
Para sacar las medidas de la pestaña, es deci,r de la rueda con la pestaña incluida, partimos del
diámetro conocido de 800mm y realizamos una proporcionalidad entre el radio de la rueda y el
radio de la rueda con pestaña.
Figura 50. Sustracción de medidas
Longitud medida desde la fotografía.
Radio Real Rueda 40 mm = 28,44mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Longitud Real X mm = 32 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
X= 450 mm de radio
Por lo tanto la rueda mas la pestaña tienen un diámetro total de 900mm
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52
3.1.5.1.2. CASQUETE EXTERIOR:
Mediante las fotografías de la rueda tal y como hemos hecho anteriormente, sustraeremos las
medidas exteriores del casquete exterior, que tendrán que coincidir con las medidas interiores de
la llanta aprovechada del tren, ya que es el punto en el cual irán soldadas las 2 piezas.
Figura 51. Sustracción de medidas
Longitud medida desde la fotografía.
Es decir que si usamos una regla de tres nos sale que el diámetro exterior del casquete es:
Diámetro Real Rueda 800mm = 56,88mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Longitud Real X mm = 35,55mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Por lo tanto: X= 500mm de diámetro exterior del casquete.
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53
Seguidamente sacamos el diámetro de la fibra neutra de los taladros realizados al casquete,
siguiendo el mismo método Se tiene que tener en cuenta que se realizan 6 taladros de un
diámetro aproximado de 20 mm y no solo se realizan al casquete sino que también como
veremos más adelante en la pieza2, en el embellecedor de la rueda y en el cuerpo de la rueda.
Figura 52. Sustracción de medidas
Longitud medida desde la fotografía.
Diámetro Real Rueda 800mm = 56,88mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Longitud Real X mm = 19,91 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
X = 280 mm de diámetro de la fibra neutra, donde hay que realizar los 6 taladros.
Finalmente nos disponemos a calcular el diámetro interior del casquete.
Figura 53. Sustracción de medidas
Longitud medida desde la fotografía.
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Diámetro Real Rueda 800mm = 56,88mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Longitud Real X mm = 15 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Concluimos con el diámetro interior del casquete, en el que obtenemos 211mm, por lo tanto al
realizar el diseño con el Unigraphics NX7 (Diseño asistido por ordenador) nos queda como la
imagen siguiente.
Figura 54. Paso 11 – Construcción Casquete Prototipo NX7
3.1.5.1.3. PIEZA 2:
Esta pieza al ser una pieza interior, no podemos calcular las medidas, por lo tanto hemos
intentado seguir el diseño que tendría actualmente explicado en el apartado 3.1.5 pero
simplificando las formas para adecuarla al diseño que podría tener en aquella época.
Figura 55. Paso 12 – Construcción Pieza 2 Prototipo NX7
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55
A esta otra pieza también se le practican 6 agujeros a 60º de diámetro 16mm y con un diámetro
de fibra neutra calculado en el apartado 3.1.5.1.2, con un posterior fresado en la cara superior
para poder pasar unos tornillos de dos diámetros diferentes, con una de las caras aplanadas que
hacen de tope con estas caras achaflanadas para impedir el movimiento relativo entre la pieza 2
y el casquete tal y como muestra la siguiente figura.
Figura 56. Detalle unión entre Pieza y Eje Roscado (3.1.5.1.5.)
3.1.5.1.4. CUERPO RUEDA
Al tratarse de una pieza interior, tampoco hemos podido calcular las medidas de esta pieza, por
lo tanto tal y como hemos comentado en la pieza anterior hemos intentado seguir el diseño que
tendría actualmente explicado en el apartado 3.1.5.
Para la construcción de esta pieza se utiliza un molde de arena, y se le realizan fresados
interiores para los acoplamientos de los rodamientos y juntas tóricas para poder acoplar el eje.
Tal y como ocurría en el casquete y en la pieza2, al cuerpo de la rueda se le tienen que realizar
seis taladros a 60º para poder unir las diferentes piezas mediante el eje roscado.
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Figura 57. Paso 13 – Construcción Cuerpo Rueda Prototipo NX7
3.1.5.1.5. EJE ROSCADO
El eje que une las 3 piezas, se construye mediante un eje de 20mm y se fresa una parte a 16 mm
,a continuación se realiza un “entre caras” por tal de impedir el movimiento relativo entre la
pieza2 y el casquete (explicado detalladamente en el apartado 3.1.5.1.3.). A parte de esta
función el eje roscado tiene el objetivo de unir el embellecedor exterior con el casquete de la
pieza2 y con el cuerpo de la rueda, que tal y como se puede observar en el apartado de planos
(concretamente en el plano de Conjunto de la Rueda).Las medidas de este eje roscado han sido
las que hemos considerado idóneas ya que no teníamos ninguna otra forma de obtenerlas.
Figura 58. Paso 14 – Construcción Eje Roscado Prototipo NX7
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3.1.5.1.6. EJE.
Para diseñar el eje partimos de una barra de acero de 6,2 mm de diámetro y 22,5mm de largo y
la vamos fresando a diferentes diámetros, para poder alejar los cojinetes, retenes, tuercas y
contratuercas necesarias.
Todas las medidas de esta pieza han sido obtenidas en función de nuestras necesidades debido a
que no disponíamos de dicha información y por lo tanto las hemos adecuado en función de las
piezas anteriormente rediseñadas.
Figura 59. Paso 15 – Construcción Eje Prototipo NX7
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3.1.5.1.7. TAPA
Partimos de una chapa de 2 mm de grosor y mediante un proceso de estampación conseguimos
el resultado siguiente.
Figura 60. Paso 16 – Construcción Tapa Prototipo NX7
Para encotrar las medidas de la tapa hemos realizado el mismo proceso que en las anteriores, es
decir, mediante la proporcionalidad explicada a continuación.
Figura 61. Sustracción de medidas
Longitud medida desde la fotografía.
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Diámetro Real Rueda 800mm = 56,88mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Longitud Real X mm = 7,11 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Por lo tanto obtenemos que el diámetro de la tapa es de 100 mm.
3.1.5.1.8. PIEZA ACOPLAMIENTO EJE
Esta pieza tiene la función de acoplar el eje de la rueda y además acopla la barra transversal que
une una rueda con la otra. El eje iría soldado con esta pletina en el agujero central y los dos
diámetros siguientes serían para acoplar el diámetro más grande.
Si nos fijamos hay una ligera diferencia entre la pieza de la figura 1 y la pieza de la figura 2
(figura 61) eso es debido a que una corresponde a la estructura1 y la otra a la 2. En la estructura
1 tenemos una barra que va encajada al agujero que diferencia las dos piezas.
En los dos casos se puede observar que se han realizado seis agujeros ciegos roscados de
métrico 20 por tal de poder unir esta pieza con la pieza denominada embellecedor posterior.
Figura 62. Paso 17 – Construcción Pieza Acoplamiento Eje Prototipo 1 NX7
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Figura 63. Montaje Estructura 1
Figura 64. Montaje Estructura 2
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Seguidamente vamos a calcular el diámetro exterior de esta pieza mediante la proporcionalidad.
Figura 65. Sustracción de medidas
Longitud medida desde la fotografía.
Como se trata de una pieza que está en la parte trasera de la rueda, cogeremos la rueda más
alejada de la fotografía como referencia. Y tenemos que el diámetro de la rueda con la pestaña
son 900mm calculado en el apartado 3.1.5.1.1. Por lo tanto la proporción queda de la siguiente
forma:
Diámetro Real Rueda con pestaña 900mm = 36 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Longitud Real X mm = 24 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Finalmente obtenemos que el diámetro de la pieza denominada acoplamiento del eje tiene un
diámetro exterior de 600mm.
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Ahora proseguiremos en sacar las medidas de la parte de acoplamiento de la pieza denominada
embellecedor posterior.
Figura 66. Sustracción de medidas
Longitud medida desde la fotografía.
Diámetro Real Rueda 900mm = 36 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Longitud Real X mm = 14,8 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Realizando el cálculo nos da que el diámetro de la ranura para la pieza denominada
embellecedor posterior es de 370 mm.
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3.1.5.1.9. EMBELLEZEDOR POSTERIOR.
Esta pieza va roscada a la pieza de acoplamiento del eje y tiene dos funciones, la primera es la
de que el eje de la rueda no se vea por la parte interior de la misma, es decir, esconder la
soldadura de la pieza de acoplamiento del eje y el propio eje. Y la segunda función es la de
poder soldar la biga IPE que va de una rueda a otra, por tanto se le realiza un fresado con las
medidas que la biga IPE para evitar el giro relativo de las 2 partes fijas de la rueda. Para que sea
una solución más económica, el fresado entre la biga, no será con la forma de la IPE 120, sino
que será rectangular con los espacios circulares que dejara la fresa al maniobrar. Este
rectángulo estará completamente ajustado con la biga IPE y se le aplicará una soldadura.
Esta solución se ha adoptado para que no haya un movimiento relativo entre la biga y la rueda.
El cálculo del diámetro exterior de esta pieza se desarrolla en el apartado 3.1.5.1.8.
Figura 67. Paso 18 – Construcción Embellecedor Posterior Prototipo NX7
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3.1.5.1.10. EMBELLECEDOR RUEDA
Esta es una de las únicas diferencias entre las ruedas de la estructura1 y 2. Se trata de un
embellecedor que solo se observa en la estructura 2.
Figura 68. Detalle Embellecedor Rueda
A continuación se demuestran las medidas de este embellecedor:
Figura 69. Sustracción de medidas
Longitud medida desde la fotografía.
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Diámetro Real Rueda con pestaña 800mm = 46,8 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Longitud Real X mm = 21,65 mm (Longitud Ficticia en fotografía)
Por lo tanto resulta que el diámetro del embellecedor es de 370mm.
3.1.5.1.11. RUEDA MONTADA
Hemos intentado que tenga el mayor parecido con las fotografías originales.
Ruedas estructura 1
Figura 70. Comparación entre NX7 y documentación fotográfica
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Ruedas estructura 2
Figura 71. Comparación entre NX7 y documentación fotográfica
3.1.6. Herramientas para el diseño; CAD/CAM
Para poder realizar nuestro proyecto hemos utilizado el diseño asistido por ordenador (CAD)
por tal de que nuestros diseños sean modificables y tener una idea del resultado final del
producto, pudiendo además realizar simulaciones estructurales de nuestros prototipos. La
principal ventaja del sistema CAD es la rapidez con que permite realizar modificaciones en el
diseño, y la facilidad de teniendo un diseño en 3d sacar los planos de las diferentes secciones
por tal de explicar el proceso productivo de los prototipos, con todas las medidas detalladas.
También podríamos utilizar otras herramientas para el diseño como el sistema CAM. Pero
nosotros solo utilizaremos herramientas CAD, ya que el sistema CAM es factible y rentable
cuando hay un número de unidades de unidades a producir elevado. La fabricación asistida por
ordenador (CAM), se aplica una vez se han realizado tanto los diseños como las simulaciones en
situaciones extremas. Es en este punto donde entra en acción el CAM, creando, a partir del
diseño CAD, los dispositivos de control numérico, que controlarán el trabajo de las diferentes
máquinas, de forma que el resultado coincida exactamente con el diseño realizado en el menor
tiempo posible.
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3.1.6.1. Definiciones
CAD/CAM; Diseño y fabricación asistida por ordenador:
Es el uso de herramientas computacionales para diseñar productos, permitiendo a los usuarios
elaborar modelos tridimensionales “sólidos” con características físicas como peso, volumen y
centro de gravedad. Estos modelos pueden rotarse y observarse desde cualquier ángulo, el
ordenador puede evaluar el desempeño estructurar de cualquier parte del modelo. Una vez
completado el diseño del producto, se introducen las cifras a un programa que controla la
fabricación de las piezas.
CAE; Análisis asistido por ordenador:
El CAE (Computer Aided Engineering), o ingeniería asistida por ordenador, es la tecnología
que analiza un diseño y simula su operación para determinar su apego a las condiciones de
diseño y sus capacidades. Hoy en día, CAE es casi dos tecnologías separadas: una es la aplicada
a la mecánica y otra a la electrónica. Ambas realizan extensos análisis respecto de las leyes
físicas, así como de los estándares de la industria. El CAE mecánico, en particular, incluye un
análisis por elementos finitos (FEA, finite element analysis) para evaluar las características
estructurales de una parte y programas avanzados de cinemática para estudiar los complejos
movimientos de algunos mecanismos. El CAE electrónico, asimismo, permite verificar los
diseños antes de fabricarlos, simular su uso y otros análisis técnicos para evitar perder tiempo y
dinero.
FEM; Análisis por elementos finitos:
Es el método de análisis por ordenador más utilizado para determinar tensiones, deformaciones,
transmisiones de calor, distribución de campos magnéticos y cualquier otra solución de campos
continuos. El método de análisis por elementos finitos define el diseño como un conjunto de
elementos interconectados que son resueltos individualmente por el ordenador y interpretados
posteriormente. E modelo generado de elementos infinitesimales se obtiene eliminando detalles
prescindibles del diseño inicial o restringiendo el nombre de dimensiones necesarias para el
cálculo.
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3.1.6.2. Entorno AutoCAD
Es un programa de dibujo técnico asistido por ordenador creado por la empresa Autodesk en
1982. AutoCAD es un software reconocido a nivel internacional por sus amplias capacidades de
edición, que hacen posible el dibujo digital de planos de edificios o la recreación de imágenes
en tres dimensiones.
En la siguiente figura se ve el entorno de AutoCAD en su versión 2007, donde se ve claramente
que es un programa muy intuitivo y fácil de entender para la mayoría de los usuarios, además se
pueden personalizar los menús a gusto del consumidor.
Figura 72. Entorno Autocad
Nosotros hemos utilizado dicho programa para realizar los distintos planos de los elementos de
nuestros prototipos tanto del chasis como las ruedas, ya que es el programa más utilizado de
diseño en 2D tanto en aspectos de ingeniería como de arquitectura.
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3.1.6.3. Entorno Unigraphics NX7
UGS NX 7 es la suite de software CAD/CAM/CAE PLM desarrollada por Siemens PLM
Software. NX es ampliamente usado en la ingeniería industrial, sobretodo en el desarrollo de
diseños en 3D-
UGS destaca especialmente en los sectores de la automoción y la aeronáutica, resolviendo
determinados problemas que con otro software de diseño serian impensables. No obstante, NX
también tiene una gran presencia en el sector doméstico y de usuario.
Se basa en el modelado de sólidos y superficies parametrizados. Para ello se usa el kernel de
modelado geométrico de Parasólidos.
Como se ve en la siguiente figura, Unigraphics también tiene una estructura muy intuitiva e
igual que en AutoCAD, tiene los menús totalmente personalizables.
Figura 73. Entorno NX7
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4.1. Teoría del descarrilamiento Comparación Talgo-Bogie
Para poder definir las ventajas e inconvenientes entres los dos sistema (Bogie y triangular)
primero debemos hacer un símil sobre los elementos fundamentales de la rueda del tren, para
poder hacer referencia a la dinámica de movimiento.
Para ello nombraremos a continuación todas aquellas partes a las que nos refiramos más
adelante.
Figura 74. Detalle Rueda – Pestaña - Eje
La ventaja que representa el sistema triangular de Talgo frente al Bogie convencional, va
enfocado tanto en el paso por curva, como en los tramos rectos.
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
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Para empezar compararemos el paso por curva de un Bogie, con el sistema triangular,
fijándonos en el caso del bogie, en la rueda delantera izquierda (como ejemplo), podemos ver la
siguiente situación.
Figura 75. Esquema rueda delantera izquierda Bogie
Vemos en el Bogie que la pestaña de la rueda, permanece en contacto directo con el raíl (en la
cara más próxima al avance), por lo tanto se genera un fuerza “F” que se transmite en el caso
real, como una fuerza en la que el Bogie tiende a querer subir por el raíl.
Parte de esta situación la compensa el eje trasero del Bogie, ya que las reacciones que se
generan en dicha parte trasera, afectan en un ángulo de sentido contrario, favoreciendo parte del
agarre.
La fuerza F que se genera va determinada por varios factores, entre otros los de mayor
importancia son; la velocidad del conjunto, el radio de curva y la fuerza de rozamiento que
existe ente la rueda y el raíl.
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Esta fuerza “F”, se puede denominar como fuerza centrífuga, es ejercida contra el raíl, por lo
tanto podemos decir también, que el raíl ejerce la misma cantidad de fuerza pero en sentido
contrario, es decir, hacia la pestaña de la rueda, produciendo lo que sería el guiado del Bogie
respecto a la vía.
Figura 76 . Esquema funcionamiento Bogie
Estas fuerzas de acción y reacción entre rueda y raíl, poden ser de mayor o menor intensidad por
tanto, como mayor sea “F” mayor será el desgaste de la rueda, con la consecuencia de tener que
aplicar continuamente más fresados.
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Si ahora hacemos un símil y observamos la imagen del sistema de talgo, vemos que las fuerzas
que actúan son las mismas, pero en este caso ejercen la fuerza en un ángulo negativo, el cual
ayuda a empujar el sistema rueda-eje de la estructura del vagón, hacia el interior de la curva,
mejorando el agarre y evitando un posible descarrilamiento.
Figura 77. Esquema rueda izquierda Talgo
Como podemos ver en la imagen que viene a continuación y comparando con el Bogie
observamos que el sistema Talgo sólo dispone de dos ruedas que podrían compararse
únicamente con la parte trasera del Bogie, por lo tanto podríamos decir que todo aquello que
perjudica al primer sistema rueda-raíl, lo anulamos en el método triangular.
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75
Figura 78. Esquema funcionamiento Talgo
De esta manera lo que obtenemos es una fijación óptima, sin tener “relativamente” en cuenta el
peso, ya que la fuerza que ejerce este sobre el diseño de la estructura no es un factor
determinante para el descarrilamiento.
En el caso del Bogie, al tener la tendencia de subir por encima del raíl, lo que se hace es aplicar
una carga gravitatoria sobre la estructura, para evitar que se produzca dicho descarrilamiento.
Esto implica que a mayor peso de todo el conjunto, mayor resistencia al avance tendrá, por lo
tanto, mayor potencia de motor necesitaremos para hacer avanzar un convoy.
Si a todas estas ventajas de diseño, le añadimos un centro gravedad más bajo y unos materiales
más ligeros, las mejoras son realmente excepcionales.
Evidentemente la estructura triangular presenta muchas ventajas respecto al Bogie, pero también
presenta algún inconveniente al respecto.
En este caso el sistema bogie es un sistema que permite los dos sentidos de marcha de un tren,
es decir, funciona igual tanto en avance como en retroceso, las fuerzas que se generan en el paso
por curva son las mismas tanto en un sentido como en el otro.
En cambio el sistema triangular, sólo permite el correcto funcionamiento en un sentido de la
marcha. En el caso de invertir el sentido lo que se produciría sería una situación totalmente
inversa, es decir, la posibilidad de un descarrilamiento sería inminente (mucho más que la de un
Bogie).
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76
4.1.1. Demostración matemática.
Explicación.
Coeficiente de riesgo de descarrilamiento (CS).
rueda laen carga
lateral empuje
P
XCs
P: carga del tren sobre la rueda
X: empuje lateral (fuerza centrífuga)
Funcionamiento normal: CS< 1 (P > X)
Aumento del riesgo de descarrilamiento: CS> 1 (X > P)
Figura 79. Detalle zona de contacto Rueda-Rail
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4.1.1.1. Ecuación de Nadal (CS):
La siguiente expresión, es conocida como fórmula de NADAL, y no toma en cuenta la
influencia del ángulo de ataque ni el diámetro de la rueda.
donde φ es el ángulo de rozamiento y tg φ = f , el coeficiente de rozamiento rueda-carril.
Es decir:
De donde:
P: carga del tren sobre la rueda
X: empuje lateral (fuerza centrífuga)
β: inclinación de la pestaña de la rueda
60º < β< 70º
f: coeficiente de rozamiento
f = tg ψ
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Figura 80. Detalle zona de contacto Rueda-Rail
4.1.1.2. Ecuación de Laffite (CS).
La fórmula del Ingeniero español C. Laffite es, en tal sentido, más completa, como se
demostrará. Se tiene en cuenta el valor de u y también el de h que dependen del ángulo de
ataque.
El valor de h puede tomarse, en promedio, igual a 9 milímetros para una rueda de 840 mm a
2.000 mm de diámetro en su círculo de rodadura y para ángulos de ataque entre 0° y 2°.
)(costan1
)(costan
senf
senf
P
XCs
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79
22cos
hu
husen
P: carga del tren sobre la rueda
X: empuje lateral (fuerza centrífuga)
β: inclinación de la pestaña de la rueda : 60º < β < 70º
f: coeficiente de rozamiento f = tg ψ
ϕ: ángulo de ataque 0º < ϕ< 2º r: radio de la rueda: 840 mm < r < 2000 mm → h = 9 mm
Figura 81. Detalle zona de contacto Rueda-Rail
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81
4.2. Método matemático movimiento de Lazo
4.2.1. Movimiento de un eje
En la posición media de un eje sobre la vía, cada rueda se apoya sobre el carril en la forma
indicada en la Figura 81. Puede observarse como el eje puede desplazarse transversalmente una
cierta magnitud antes de que una de las de las pestañas de las ruedas alcance la cabeza del
carril. A esta magnitud se le llama semijuego del eje (σ) y suele variar en la práctica entre 3 y
20mm.
La principal razón por la cual el eje no va perfectamente encajado en la vía, se debe, entre otros
motivos, a evitar el desgaste que produciría el continuo contacto entre la pestaña y el carril, y
además afectaría a la resistencia al avance producida por el continuo contacto permanente.
Hoy día si viajamos en tren, podemos observar y notar en algunos tramos rectos como se
producen movimientos oscilatorios, que nos hacen desequilibrar ligeramente.
Estos movimientos son producidos por varios factores, por ejemplo una falta de conicidad entre
las ruedas o por una carencia de paralelismo entre los raíles, que provoca una descentralización
del eje (longitudinal) del tren respecto a la vía.
Por lo tanto, podríamos decir que si hay una desalineación entre el eje y las 2 ruedas causado
por las imperfecciones en la vía o por el torneado asimétrico de las ruedas, se produce un
movimiento denominado “movimiento de lazo” donde el tren sigue una trayectoria en forma de
“S” equiparable a un movimiento sinusoidal.
Figura 83. Detalle del desplazamiento Transversal del eje
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82
4.2.2. Método matemático movimiento del lazo
Si consideramos el esquema de la Figura 82 se deduce que cuando el eje sufre un
desplazamiento transversal (y), los radios de los círculos de rodaduras iniciales (r) se modifican
de la siguiente forma:
Figura 84. Detalle del eje en un desplazamiento transversal
Siendo r1 el radio correspondiente al círculo AB (ver Figura 83) y r2 el correspondiente al DE.
Si I es el centro instantáneo de rotación (CIR) del eje (ver Figura 83) se tiene:
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83
Figura 85. Detalle del eje en un desplazamiento transversal (Vista dssde la planta)
Siendo S la distancia entre ejes de carriles.
De la semejanza de triángulos IAC e IDF (Figura 83) se deduce:
Por lo tanto sustituyendo valores, obtenemos que:
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84
Es decir,
Luego:
Entonces:
Resulta la ecuación diferencial del movimiento lateral del eje (el llamado movimiento de lazo)
es:
Tenemos que la solución que viene dada por la expresión:
La cual pone de manifiesto que el eje de un vehículo sigue una trayectoria sinusoidal (Figura
84).
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85
Figura 86. Trayectoria sinusoidal del eje de un Bogie en movimiento
Figura 87. Eje convencional – Guiado dicónico
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86
En la figura anterior (Figura 84) vemos el esquema del comportamiento en vía de un eje
convencional con el guiado dicónico (ver Figura 85) frente al sistema de guiado Talgo (ver
Figura 86). En el sistema dicónico o convencional guiado por rodadura, aparece el movimiento
de lazo, que lleva al eje de un lado a otro de la vía con una frecuencia en función de la
velocidad. Este movimiento es necesario reducirlo o eliminarlo con potentes amortiguadores
que obligan a deslizar las ruedas produciendo desgastes en la rodadura.
En el caso del sistema de guiado Talgo, no existe este movimiento por estar las ruedas guiadas
sobre las vía y girar las ruedas independiente una de la otra.
Figura 88. Trayectoria del eje de un coche Talgo en movimiento
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87
4.2.3. Método matemático en el paso por curva.
4.2.3.1. Dinámica de un Bogie
Para poder analizar el paso por curva sobre la estructura de un Bogie debemos examinar la
rueda que más esfuerzo sufre. Para ellos nos centraremos en la rueda delantera izquierdo
teniendo en cuenta que se trata de una curva de sentido horario.
Figura 89. Esquema paso por curva de un Bogie
Para ello empezaremos haciendo el diagrama del cuerpo libre (dcl) de la rueda 1. Hemos
elegido el estudio de la rueda 1, porque es la rueda que tiende a remontar el carril, por lo tanto
es como si intentara subir un escalón y por este motivo, en el diagrama de cuerpo libre aparece
una normal a la que hemos llamado N2.
Diagrama cuerpo libre rueda 1, sabiendo que el diámetro exterior es de 900 mm y el interior de
800 mm.
“Se ha optado por escoger esta vista en 3D (Figura 88) para poder apreciar donde
actúan todas las fuerzas, haciendo referencia a la rueda en sí y a la pestaña de la
misma”
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Figura 90. Diagrama del cuerpo libre (dcl) rueda de un Bogie
Para empezar realizaremos el sumatorio de fuerzas en los 3 ejes.
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El sumatorio de momentos lo tomaremos en el punto del centro de masas de la rueda, es decir,
el punto G. Que lo consideraremos en el centro de la rueda.
Figura 91. Distancia de cada fuerza al centro de masas
Por lo tanto,
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90
Tenemos que,
Finalmente nos quedan un total de 6 ecuaciones con 7 incógnitas. Pero el valor de la normal con
la pestaña es decir NP es directamente proporcional a la fuerza centrifuga que irá en la dirección
que muestra la Figura 88. El factor que determinará si el tren descarrila , no es otro que la
componente (z) de la Fuerza de fricción entre la pestaña y el riel (FRPZ), que como se puede
observar en el diagrama del cuerpo libre (Figura 88), en el caso del Bogie esta fuerza de
fricción, tiene una componente contraria al peso, por lo tanto necesitaremos más peso para
contrarrestarla y que no descarrile, tal y como se observa en la ecuación (3). Esta fuerza de
fricción también dependerá de la normal (NP), por lo tanto también dependerá de la fuerza
centrífuga, y su máximo valor será cuando valga:
Para poder resolver las ecuaciones encontradas hay que dar valores a los parámetros
geométricos de la Figura 89, y también hay que saber la velocidad a la que circula el tren en su
paso por curva, el radio de la dicha curva y el peso del vehículo ferroviario.
Estos dos parámetros serán los que harán modificar dicha fuerza centrífuga, que tiene como
expresión analítica la siguiente ecuación:
Donde:
m= masa del tren
ω= velocidad angular
r= Radio de la curva
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91
4.2.3.2. Dinámica del Talgo
Para realizar el estudio dinámico del Talgo, hemos optado por analizar y estudiar la rueda que
tiene contacto directo con el raíl, igual que en el caso del Bogie (la rueda izquierda).
Figura 92. Esquema paso por curva del Talgo
Por lo tanto hemos realizado un diagrama del cuerpo libre de la rueda en cuestión.
“Se ha optado por escoger esta vista en 3D (Figura 88) para poder apreciar donde
actúan todas las fuerzas, haciendo referencia a la rueda en sí y a la pestaña de la
misma”
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92
Figura 93. Diagrama cuerpo libre (dcl) rueda del Talgo
Para empezar realizaremos el sumatorio de fuerzas en los 3 ejes.
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93
El sumatorio de momentos lo tomaremos en el punto del centro de masas de la rueda, es decir,
el punto G. Que lo consideraremos en el centro de la rueda. A continuación tenemos las
distancias teóricas de cada uno de los puntos.
Figura 94. Distancia de cada fuerza al centro de masas
Por lo tanto,
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94
Tenemos que,
Finalmente nos quedan un total de 6 ecuaciones con 7 incógnitas. Pero el valor de la normal con
la pestaña es decir NP es directamente proporcional a la fuerza centrifuga que irá en la dirección
que muestra la Figura 91.
El factor que determina si el tren descarrilará , no es otro que la componente (z) de la Fuerza de
fricción entre la pestaña y el riel (FRPZ), que como se puede observar en el diagrama del cuerpo
libre (Figura91), en el caso del talgo esta fuerza de fricción ayuda a no descarrilar, por lo tanto
se precisa de menos peso para que el tren no descarrile, ya que esta fuerza de fricción, tiene una
componente en la misma dirección y sentido que el peso, tal y como se observa en la ecuación
(3) desarrollada anteriormente.
Esta fuerza de fricción también dependerá de la normal NP, por lo tanto también dependerá de
la fuerza centrífuga, y su máximo valor será cuando valga:
Para poder resolver las ecuaciones encontradas hay que dar valores a los parámetros
geométricos de la Figura 92, y también hay que saber la velocidad a la que circula el tren en su
paso en curva, el radio de la dicha y finalmente el peso del tren.
Estos parámetros serán los que harán modificar dicha fuerza centrífuga, que tiene como
expresión analítica la siguiente ecuación:
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Donde:
m= masa del tren
ω= velocidad angular
r= Radio de la curva
4.2.3.3. Comparación de Dinámicas
Si observamos el estudio analizado en los dos apartados anteriores (4.2.3.1 y 4.2.3.2), podemos
apreciar las diferencias existentes, tanto a nivel visual, como a nivel matemático.
A nivel visual, si observamos las ruedas pertenecientes a un mismo lado de cada sistema
podemos contemplar los diferentes esfuerzos a las que están sometidas las ruedas.
En un principio ya se puede observar como la zona de contacto entre rueda y raíl son diferentes
(ver Figura 89 y 92), y por otro lado, si a cada rueda le hacemos el diagrama de cuerpo libre
(dcl), podemos ver como algunos de los esfuerzos actúan en diferente sentido.
Matemáticamente las ecuaciones no engañan y se puede demostrar como el factor de
descarrilamiento queda en función de una serie de parámetros tales como: la masa del tren, la
velocidad del mismo y el radio de curvatura de la vía.
Sustituyendo estos valores en las ecuaciones correspondientes a la dinámica del Bogie y a la
dinámica del Talgo, obtenemos diferentes resultados para cada caso. De esta manera se
corrobora matemáticamente que la eficacia del sistema Talgo es más efectiva frente a la del
Bogie.
Por lo tanto haciendo un símil resumiendo ambas estructuras en función de los dos apartados
anteriores, podemos decir que el factor antidescarrilamiento depende del peso del tren, de su
velocidad y del radio de curvatura de la vía.
Teniendo en cuenta que en el sistema Bogie se ha incrementar el peso por tal de compensar este
factor de descarrilamiento, queda demostrado que el tren articulado (Talgo) es más efectivo.
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96
4.2.4. Hipótesis de diseño.
El diseño del chasis es muy importante, ya que es la base para la construcción de cualquier
vehículo, en este caso en concreto un tren. Podríamos decir que se trata del esqueleto donde se
aposentan todos los componentes mecánicos de aquello que queremos fabricar.
Los factores que se han de tener en cuenta a la hora de diseñar un chasis son los siguientes:
4.2.4.1. Rigidez
Se trata de la capacidad de un objeto para soportar esfuerzos sin adquirir deformaciones.
A continuación exponemos la formula de la expresión global de la rigidez:
Donde: -P: Carga aplicada
-∆: Deformación unitaria
La rigidez cumple las siguientes proporcionalidades:
K α E x I y K α E x A
Donde: -E: Modulo de elasticidad o modulo de Young
-I: Momento de inercia
-A: Área de la sección
Para el cálculo de la rigidez de un chasis en este caso tubular, tenemos que diferenciar entre dos
conceptos principales de rigidez; el de rigidez a flexión y el de rigidez a torsión.
Rigidez a flexión: En nuestro caso, la rigidez a flexión se refiere a la posibilidad de que nuestra
estructura flexione a causa del peso propio de las barras tubulares del vehículo teniendo en
cuenta su larga longitud o el peso de cualquier elemento que pongamos encima del vehículo.
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97
Rigidez a torsión: En el caso de un chasis para un vehículo como un tren, podemos tener
situaciones en donde una de las ruedas del tren pierda el contacto con la vía, o la curva a tomar
sea tan pronunciada que el raíl nos ejerza una fuerza normal sobre el vehículo asimétrica, pues
en este caso este concepto es imprescindible tenerlo en cuenta ya que, la rigidez a torsión define
el comportamiento i la deformación de la estructura en frente de deformaciones asimétricas.
Un factor importante a tener en cuenta por lo que hace a nuestra estructura es su forma, ya que
tiene forma triangular. Esto es una gran ventaja, porqué mediante la triangulación conseguimos
reducir notablemente la deformación máxima sufrida por el chasis. Ya que la deformación
debida a los esfuerzos axiales es mucho menor a la debida a momentos torzones y flectores.
4.2.4.2. Distribución de pesos.
Para conseguir un chasis con una buena distribución de pesos tenemos que tener en cuenta lo
siguiente:
La potencia del tractor de nuestro tren, y el número de vagones que deseamos poner, ya que es
directamente proporcional la potencia del tractor con el peso del vehículo a arrastrar, siempre
respetando la rigidez.
El centro de gravedad, conviene que sea lo más bajo posible para disminuir el balanceo del
vehículo y así mejorar la estabilidad y el agarre del vehículo.
4.2.4.2.1. DISTRIBUCIÓN GENERAL DE PESOS I CENTRO DE GRAVEDAD DE LA ESTRUCTURA.
En la primera estructura del prototipo, la distribución de pesos, no fue el motivo de mayor causa
a estudiar, sino que a diferencia de las estructuras anteriormente diseñadas, lo que se buscó en
ese instante, era mejorar los ángulos de ataque afectados por culpa del raíl, sobre las ruedas del
conjunto.
Antigua y actualmente las empresas que se dedican a la fabricación de trenes, utilizan
estructuras denominadas Bogies (ver figura x). Estas estructuras a priori dan la sensación de ser
las más optimas en cuanto a su agarre, pero los estudios aplicados en 1940 sobre dicha
estructura en comparación con la estructura triangular que desarrolló Talgo, dieron como
resultado, fuerzas que actuaban desfavorablemente sobre la estructura Bogie.
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98
Figura 95. Imagen de un Bogie
En el primer prototipo del Talgo 0, no se tuvo en cuenta la distribución de pesos, más bien la
importancia que había en ese momento era ver la efectividad del sistema triangular que se
quería desarrollar, es decir; si realmente esta nueva estructura mejoraba la adherencia y la
fijación a las vías respecto al conocido Bogie.
Una vez analizados los resultados de la primera estructura del prototipo triangular y comprobar
que la mejora era existente y funcional, fue cuando ya se tuvo más en cuenta el tema de la
distribución de pesos, por lo que para la estructura número 2, se bajó todo lo posible el centro de
gravedad de todo el conjunto, de tal manera que el agarre que podía ofrecer respecto al prototipo
número 1, era aun algo mayor.
Para conseguir este centro de gravedad tan bajo, lo que se hizo, fue rediseñar el sistema de
unión entre ruedas intentando reducir al máximo posible la altura respecto al punto más bajo de
la estructura .De esta manera los ejes seguían haciendo su función principal y a más a más se
obtenía un mayor agarre al raíl debido al bajo centro de gravedad.
Además también se optó por modificar el sistema de unión entre vagones, simplificando y
aligerándolo.
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Figura 96. Distribución de pesos Prototipo 1 frente Prototipo 2
Figura 97. Documentanción Fotográfica Prototipo 2
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100
4.2.4.2.2. CARGAS
Los principales esfuerzos a los que está sometido un chasis son la flexión y la torsión, de las dos
la torsión es la más relevante ya que implica directamente las cargas de las ruedas.
Pero también se tienen que tener en cuenta las cargas debidas a la aceleración y desaceleración,
la velocidad máxima en curva o los choques. Todas estas solicitaciones hay que aplicarlas a los
soportes del eje y en todo el conjunto para las aceleraciones (exceptuando los choques que
implican fuerzas puntuales).
Por lo tanto a la hora de realizar este proyecto hemos tenido en cuenta el apartado de elementos
finitos, para poder calcular todos los esfuerzos que actúan sobre la estructura de los prototipos.
A medida que nos documentábamos nos dimos cuenta que dichos prototipos estaban fabricados
a través de partes de la estructura de camiones de la época.
Analizando las propiedades mecánicas y sabiendo el esfuerzo podían aguantar, cuando
pertenecían al chasis del camión, llegamos a la conclusión de que en una simple estructura
triangular con cargas Relativamente “mínimas” de peso, los prototipos eran capaces de soportar
sin lugar dudas los esfuerzos sometidos en la estructura que hemos diseñado.
Figura 98. Imagen de un camión de 1941
4.2.4.2.3. SOLICITACIONES A LAS QUE ESTÁN SOMETIDAS LAS RUEDAS.
Las ruedas están sometidas a altas solicitaciones debido a las cargas por rueda y a las fuerzas de
guiado. Además, la banda de la rodadura de las ruedas motrices, están sujetas a deslizamientos y
a altas cargas térmicas.
Las solicitaciones a las que está sometida la rueda pueden clasificarse, desde el punto de vista
del espacio tiempo en el que se manifiestan, en:
-Solicitaciones que se manifiestan de forma intermitente. Como por ejemplo las tensiones
debidas a gradientes térmicos
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101
- Solicitaciones cíclicas. Son las tensiones ligadas a la rotación y se manifiestan en la zona
elástico-plástica de contacto entre la rueda y el carril. Son debidas a la carga y al esfuerzo de
tracción. En la zona de contacto entre rueda y raíl se pueden producir deformaciones plásticas
en la llanta, incluso si las cargas no son muy altas.
Las solicitaciones a las que está sometida la rueda pueden también clasificarse desde el punto de
vista del origen de la solicitación en:
-Solicitaciones térmicas. Provocadas por la frenada y por los esfuerzos motores o retardadores
cuando se produce patinaje ligado a pérdida de adherencia en el contacto riel-rueda. Estas
solicitaciones afectan sobre todo a las capas superficiales, pudiendo llegar a producir
transformaciones metalúrgicas en el acero (templado de las zonas que han patinado).
-Solicitaciones mecánicas. La sustentación y el guiado producen solicitaciones mecánicas que se
resumen en un esfuerzo vertical aplicado sobre la banda de rodadura en el contacto rueda-riel y
un esfuerzo lateral a nivel de la pestaña (Tourrade, 1984). Las fuerzas de rodadura, horizontales
y transversales, se componen de una parte casi estática (variación muy lenta) y una parte
dinámica. Con una alineación exacta de los ejes las fuerzas transversales podrían excluirse,
excepto en lo que se refiere a la fuerza centrífuga y gravitación.
Estas solicitaciones pueden además verse influidas por defectos de fabricación, conicidad o
diferencias de diámetro entre ruedas de un mismo eje.
Por lo tanto es imprescindible realizar un buen mantenimiento de las ruedas, este mantenimiento
representa entre un 30 y un 50% de los costes totales de mantenimiento.
La vida útil de las ruedas se expresa por número de kilómetros que la rueda ha recorrido
hasta que llega al límite de desgaste determinado por consideraciones de seguridad.
4.2.5. Simulación de elementos finitos
Para realizar esta simulación hemos partido de la base que en una de las fotografías había el
chasis con una madera encima y un banco encima tal y como puede observarse en la siguiente
imagen:
Figura 99. Simulación Estructura 2 en NX7
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102
Hemos supuesto que en esta banqueta cabían dos personas y hemos realizado el cálculo con un
peso medio de 85kg por persona. Por lo tanto un peso total de 170kg.
Aplicamos este peso de 170kg sobre la Biga IPE 120, ya que estos bancos estaban justamente
encima de la biga y por lo tanto este peso lo consideramos como una fuerza uniformemente
repartida encima de la parte superior plana de la biga tal y como se muestra en la siguiente
imagen.
Figura 100. Carga repartida en la Biga IPE 120
Por lo tanto la fuerza por unidad de superficie vendrá dada por la siguiente ecuación:
Donde:
P = Peso que tiene que soportar la biga es decir 170kg
G = Gravedad es decir 9,81 m/s2
A = Área de la biga a la cual aplicamos la fuerza es decir 1106mm x 64mm=70784mm2
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103
Por lo tanto ya tenemos el valor que hemos de introducir al Unigraphics para realizar el cálculo
de elementos finitos.
Figura 101. Deformación-Desplazamiento Nodal
El desplazamiento máximo experimentado la biga con la carga supuesta es de 4,865·10-2
mm.
Como se puede observar lo que más sufre es el centro de la biga y por lo tanto es el punto que
tiene más deformación.
Figura 102. Esfuerzo-Elemental-Von Misses
Nos da que el esfuerzo elemental máximo de Von Misses es de 4,929 MPa, también aplicado
en el centro de la biga.
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104
Figura 103. Esfuerzo Elemento-Nodal- Von Misses
En este caso el resultado obtenido es de 6,107MPa
Figura 104. Fuerza de Reacción
La fuerza de reacción de las dos partes encastadas, es decir los extremos de la biga dan un valor
127N. Tendrán el mismo modulo en los dos extremos ya que se trata de una biga simétrica con
una carga simétrica.
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105
4.2.5.1. Demostración matemática de la deformación de la biga
Cálculo de la flecha de la biga mediante el método de Castigliano.
Consideraremos la Biga IPE 120 como la siguiente figura en 2 dimensiones para simplificar el
cálculo.
Figura 105. Diagrama cuerpo libre de la Biga
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106
Calculo de reacciones, al ser una biga simétrica tenemos que:
Ahora mediante el teorema de Castigliano obtendremos la flecha en el punto E.
Figura 106. Separación por tramos de la biga
Al ser una viga simétrica solo estudiamos la parte izquierda respecto al eje de la biga. Esta
parte la hemos realizado dividiendo la biga en dos tramos tal y como veremos a continuación
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Tramo 1
Figura 107. Detalle tramo 1
Cálculo Mx y Mp’
1
2
Ya que P = 1N
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108
Tramo 2
Figura 108. Detalle tramo 2
Cálculo Mx y Mp’
1.
2.
Por lo tanto la flecha en el punto E es igual a siguiendo la ecuación general de Castigliano
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109
Integrando obtenemos:
Substituyendo los valores de la x por los limites de integración;
En nuestro perfil IPE 120 tenemos los siguientes parámetros.
Eacero= 2,1·105 MPa
Iz=27,67 cm4 (valor extraído de la figura 19. Tabla perfiles IPE).
L= 1674,3 mm
D=1106 mm
q=1,536 N/mm
Sustituyendo estos valores a la ecuación obtenida anteriormente tenemos que:
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110
Al haber hecho un sistema ideal sin curvaturas en este estudio, nos da un valor algo superior al
simulado con el Unigraphics pero en ambos casos siempre demostrando que la biga aguanta
perfectamente el peso de dos personas de 75kg con una deformación muy pequeña. Esta
pequeña diferencia de valor viene dada por el arrastre de decimales en cada operación
efectuada. También hay que tener en cuenta que para realizar esta demostración hemos
realizado una simplificación y hemos trabajado con un sistema en 2 dimensiones mientras que el
software Unigraphics trabaja en 3 dimensiones.
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112
5.1. Materiales
Para la construcción de nuestros prototipos usaremos principalmente el acero, el acero ha
sufrido variaciones de composición al largo de los años debido a los avances técnicos en el
transcurso del tiempo, por lo tanto empezaremos haciendo una descripción del acero en general,
después explicaremos la composición que tenía el acero que seguramente se utilizo en los años
40 para la construcción de los prototipos y finalmente la composición actual de los aceros a
utilizar, siempre intentando que sean aceros lo mas parecidos a los de la época. Por lo tanto
aceros con una composición de carbono y demás alientes similares a los que podíamos
encontrar en los años 40.
5.1.1. Generalidades del Acero
5.1.1.1. Principales características del acero
Se define como acero una aleación hierro-carbono con contenido de este último no superior al
2% estando el carbono presente en forma de carburo de hierro, Fe3C.
5.1.1.2. Clasificación
En relación con su templabilidad, los aceros se subdividen en:
Aceros dulces no templables, cuando el contenido de carbono es inferior a 0,15%;
Aceros templables, si el contenido de carbono es superior.
Teniendo en cuenta el contenido de carbono los aceros pueden clasificarse como se indica a
continuación:
Acero dulcísimo C<0,10%
Dulce C=0,10-0,25%
Semiduro C=0,25-0,75%
Duro C=0,75-1,35%
Durísimo C>1,35%
Tabla 1. Clasificación de los Aceros
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113
Los aceros dulces dulcísimos tienen una resistencia a la tracción notablemente inferior a la de
los aceros de alto contenido en carbono: mientras que para un acero dulce puede estimarse en
unos 40kg/mm2
como media, en un acero muy carburado puede llegar, y aun superar, los
80kg/mm2.
También hay que destacar que los aceros dulces son más dúctiles, maleables y tenaces; se
pueden trabajar fácilmente con la lima o con máquinas herramientas, son soldables y se
presentan bien al trefilado y a la laminación, pero son menos resistentes al roce y a la corrosión.
5.1.1.3. Estructura
El acero presenta una estructura granular cuando proviene de la cristalización de una aleación
Fe-C fundida, y una estructura fibrosa cuando ha sufrido ya procesos de estirado o laminado que
disponen los cristales alineados en el sentido del esfuerzo, como un haz de fibras.
Esta estructura cristalina se hace más fina cuando crece el contenido de carbono o bien con el
trabajo mecánico.
El acero es de grano más fino y compacto que el hierro, y se hace aún más fino, difícilmente
visible aun con grandes aumentos, cuando se templa.
5.1.1.4. Fusibilidad
La fusibilidad del acero se entiende como la idoneidad para la formación de piezas coladas,
aumenta al aumentar el contenido de carbono.
A consecuencia de la fuerte contracción que experimenta el acero a los cambios de temperatura,
así como por la presencia de gases disueltos en el metal fundido, que quedan luego ocluidos en
la masa al solidificarse, el acero dulce y extradulce da productos esponjosos, con abundantes
sopladuras.
Para obtener lingotes sanos, el contenido de carbono no debe ser inferior a 0,5%
5.1.1.5. Soldabilidad
El acero extradulce se suelda fácilmente consigo mismo porque su intervalo plástico es muy
amplio, ya que va desde los 950ºC a los 1350ºC aproximadamente.
En cambio el acero duro cuyo intervalo de plasticidad es reducido, es en consecuencia más
difícilmente soldable.
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114
5.1.1.6. Forjabilidad
Los aceros son tanto o más forjables cuanto menor es su contenido en carbono; los soldables son
a su vez forjables. Cuando el contenido en carbono es superior al 0,7% la operación de forjar se
hace dificultosa y se corre el peligro de endurecer demasiado el metal.
La temperatura de forja debe mantenerse entre los 950ºC y 1200ºC pues con temperaturas más
bajas el acero se vuelve frágil.
5.1.1.7. Influencia de la temperatura
Un aumento de la temperatura reduce notablemente la dureza y la resistencia a la tracción de los
aceros.
5.1.2. Acero en los años 40
Teniendo en cuenta las circunstancias de esa época. En que acabábamos de salir de la guerra
civil y estábamos en plena guerra mundial, era muy difícil encontrar materiales. Al mismo
tiempo el estado se encontraba en un proceso de autarquía en dónde no era posible hacer ningún
tipo de importación de productos provenientes del extranjero.
No obstante, en el país Vasco se concentraba gran parte de la siderurgia i metalurgia pesada i en
1940 Vizcaya producía el 73% del lingote de hierro y el 64% del acero del Estado. Eso fue
debido a la demanda generada por la reconstrucción, el ejército y el proceso de fabricación de
artículos de sustitución de importaciones. Por lo tanto es muy probable que el acero utilizado
para la construcción de los prototipos proviniera del País Vasco.
Las ventajas que adquirió la siderúrgica Vasca, sobre todo la vizcaína, en la segunda mitad de la
guerra, se vieron reforzadas durante los primeros años de la postguerra. El país Vasco fue la
primera región industrial clave que cayó en manos de las tropas franquistas. En los meses de la
guerra (julio de 1937-abril de 1939), la producción del lingote de hierro y del acero se orientó
básicamente al abastecimiento del ejército tanto de material bélico como de material de
infraestructura.
A partir del 1941, la situación de aislamiento producida por la segunda guerra mundial y el
fuerte retroceso económico, van acompañadas de disminución de la producción siderúrgica.
Otras industrias metalúrgicas pesadas, consumidoras de hierro y acero, como las navales y las
industrias de producción de material ferroviario, tienen una importante expansión en esos años.
Esto es debido a la destrucción de buena parte de la marina mercante y del material ferroviario
(infraestructura y material móvil) genera una importante demanda de la industria vasca a
producirlo.
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117
En aquella época utilizaban aceros F1, que era el acero con un 0,1% de carbono, no se podía
usar para hacer tratamientos térmicos, máximo recocidos. Entonces para aplicar tratamientos
térmicos utilizaban aceros con un 0,4% de carbono denominado en aquella época acero F5.
5.1.2.1. Acero F1
5.1.2.1.1. -COMPOSICIÓN APROXIMADA (%). ACERO F1.
C Mn Si P S
0.1 0.5 0.25 < 0.03 < 0.03
Tabla 4. Composición aproximada Acero F1
5.1.2.1.2. CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS EN DIFERENTES ESTADOS
L(1) Tg (1) Tr (1) L(1) Tg (1) Tr (1)
< 16 22 38-47 31 - - 12 - - 55
16-40 22 38-47 30 - - 1 - - 55
40-100 21 37-46 29 - - 9 - - 55
100-160 21 36-45 28 27 23 8 7 5 -
>160 20 35-44 27 26 23 8 7 5 -
11 40 65-80 13 - - 9 - - 35
30 30 50-65 16 - - 11 - - 45
6-10 36 45-75 8 - - - - - -
10-15 32 44-74 9 - - - - - -
15-25 30 42-70 10 - - - - - -
25-40 28 40-65 11 - - - - - -
Natural
Recocido de
ablandamiento
HB: 103-152 R=36-52 Kg/mm^2
HB: < 128 R=< 45 Kg/mm^2
ε %
(mínimo)
sent long.
Normalizado
920ºC/aire
Templado
910ºC agua
Estirado en frio
sin tratamiento
termico
A% (mínimo)
Lo= 5doKCU Kgm/cm^2 (mínimo)
EstadoEspesor
Ø mm.
E
kg/mm^2
(mínimo)
R
Kg/mm^2
Tabla 5. Características mecánicas Acero F1
L(1):sentido longitudinal Tg: sentido tangencial - Tr: sentido transversal.
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118
5.1.2.1.3. TRATAMIENTOS TÉRMICOS.
Tratamiento Temperatura Enfriamiento
Forja o laminación 1200-900 ºC aire
Recocido de
ablandamiento 670-700ºC aire
Normalizado 910-930ºC aire
Temple 900-920ºC agua
Tabla 6. Relación Tratamientos Térmicos Acero F1
5.1.2.2. Acero F5
5.1.2.2.1. -COMPOSICIÓN APROXIMADA (%). ACERO F5
C Mn Si P S
0.45 0.65 0.25 < 0.03 < 0.03
Tabla 7. Composición aproximada Acero F5
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119
5.1.2.2.2. CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS EN DIFERENTES ESTADOS
L(1) Tg (1) Tr (1) L(1) Tg (1) Tr (1)
< 16 36 64-78 18 - - 4 - - 45
16-40 32 61-74 17 - - 4 - - 45
40-100 30 60-73 17 - - 4 - - 45
100-160 29 56-71 17 14 12 4 3 3 -
160-500 28 55-70 16 13 11 3 3 2 -
< 16 53 75-95 14 - - 4 - - 40
16-40 44 68-87 16 - 4 45
40-100 39 63-82 17 - 4 50
100-160 36 58-77 18 14 12 4 4 3 -
160-500 32 57-74 18 13 11 4 4 3 -
6-10 51 71-95 5 - - - - - -
10-15 48 70-93 6 - - - - - -
15-25 43 67-91 6 - - - - - -
25-40 39 65-87 7 - - - - - -
Natural
Recocido de
ablandamiento
Recocido globular
Normalizado
860ºC/aire
Tratado: Temple
850ºC/aceite o
840ºC/agua Revenido
600ºC
Estirado en frio con
recocido previo de
ablandamiento
A% (mínimo)
Lo= 5doKCU Kgm/cm^2 (mínimo)
EstadoEspesor
Ø mm.
HB: < 170 R=< 58 Kg/mm^2
E kg/mm^2
(mínimo)
R
Kg/mm^2
Templado:
850ºC/agua10 HRC: 52-60
HB: 183-232 R: 62-80 Kg/mm^2
HB: < 194 R=< 67 Kg/mm^2
ε %
(mínimo)
sent long.
Tabla 8 . Características mecánicas Acero F5
5.1.2.2.3. TRATAMIENTOS TÉRMICOS.
Tratamiento Temperatura Enfriamiento
Forja o laminación
1100-850 ºC cenizas
Recocido de ablandamiento
670-700ºC aire
Recocido globular
710ºC/6horas->670ºC/8horas 10ºC/hora hasta 650ºC
Normalizado 840-870ºC aire
Temple
830-850ºC agua
840-860ºC aceite
Revenido 500-650ªC aire
Tabla 9. Relación Tratamientos Térmicos Acero F5
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120
5.1.3. Materiales en la actualidad
Actualmente, para realizar la reconstrucción de estos prototipos usaríamos los aceros actuales
equivalentes a los utilizados en aquella época, es decir aceros F1110 y F1140, con un 0,10 y un
0,40% de carbono respectivamente. La principal diferencia de estos aceros con los utilizados en
aquella época es que actualmente se pueden realizar controles para que no haya impurezas en
estos aceros y en cambio en aquella época solo podían regular la cantidad de carbono pero no
podían garantir la calidad del acero en general.
5.1.3.1. Acero F1110
5.1.3.1.1. -COMPOSICIÓN APROXIMADA (%). ACERO F1110.
Tabla 10. Composición aproximada en (%) Acero F110
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121
5.1.3.1.2. –DUREZA Y RESISTENCIA EN DIFERENTES ESTADOS DEL ACERO F1110.
Tabla 11. Dureza – Resistencia Acero F1110
5.1.3.1.3. – DATOS ÚTILES PARA LOS TRATAMIENTOS TERMICOS
Tabla 12. Tratamientos Térmicos Acero F1110
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
122
5.1.3.1.4. – PROPIEDADES MECANICAS
Tabla 13. Propiedades Mecánicas Acero F1110
5.1.3.2. Acero F1140
5.1.3.2.1. -COMPOSICIÓN APROXIMADA (%). ACERO F1140.
Tabla 14. Composición Acero F1110
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
123
5.1.3.2.2. –DUREZA Y RESISTENCIA EN DIFERENTES ESTADOS DEL ACERO F1140
Tabla 15. Dureza – Resistencia Acero F1140
5.1.3.2.3. –DATOS UTILES PARA LOS TRATAMIENTOS TERMICOS
Tabla 16. Tratamientos Térmicos Acero F1140
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
124
Tabla 17. Ensayo – Curvas de revenido Acero F1140
Gráfica 1. Ensayo – Templabilidad Acero F1140
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
125
5.1.3.2.4. TEMPLABILIDAD JOMINY A UNA TEMPERATURA DE AUSTENIZACIÓN DE LA PROBETA DE ENSAYO 850±5ºC
Templabilidad Jominy
Distancia desde el
extremo (mm)(1)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 15 20 25 30
Dureza
HRC
máx. 62 61 61 60 57 51 44 37 34 33 32 31 30 29 28 27
min. 55 51 37 30 28 27 26 25 24 23 22 21 20 - - -
Tabla 18. Ensayo – Templabilidad Acero F1140 a 850ºC
(1) Los valores de dureza se calculan a las distancias señaladas desde el extremo templado de la
probeta.
Gráfica 2. Ensayo – Dureza / Distancia extremo Acero F1140
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
126
5.1.3.2.5. –PROPIEDADES MECANICAS
Tabla 19. Propiedades Mecánicas Acero F1140
5.1.3.2.6. ENSAYO DE FLEXIÓN POR CHOQUE, ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO SOBRE PROBETA LONGITUDINAL CON ENTALLA CHARPY EN V A TEMPERATURA AMBIENTE.
Ensayo de flexión por choque
Estado de temple y revenido (+QT)
Diámetros nominales (mm)
d<16 16<d<40 40<d<100
Energia absorbida mínima (Julios)
25 25 25
Tabla 20. Ensayo –Flexión y Resistencia al impacto Acero F1140
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
127
5.1.3.2.7. ACERO F1140 NORMALIZADO
Estado de normalizado
Diámetros
nominales
(mm)
Límite
elástico
Resistencia
a la
tracción
Alargamiento
Rp0,2
(Mpa) Rm (Mpa)
A(%)
Lo=5d
Diámetro nominal(mm)
d<16 >340 700-850 >14
16<d<100 >305 650-800 >16
100<d<250 >275 630-780 >16
Tabla 21. Ensayo – Normalizado Acero F1140
5.1.3.2.8. PROPIEDADES
No tiene buenas condiciones de soldabilidad.
Puede ser sometido a temple y revenido.
En el tratamiento por temple por inducción se alcanzan durezas superficiales de
55-61 HRC, capaces de soportar desgastes localizados.
5.1.3.3. Aceros utilizados actualmente en las ruedas
Las ruedas de los trenes tienen por misión sustentar, guiar, transmitir al carril los esfuerzos,
lograr circular en curvas y frenar. Cada una de estas funciones induce solicitaciones mecánicas
y térmicas en las ruedas. Para evitar accidentes se hace necesaria la inspección periódica del
estado de las ruedas, tanto de su geometría como de la aparición de grietas o defectos en el
material.
Es por eso que en la fabricación actual, las ruedas de acero pueden ser fabricadas por forja o
por colada. La llanta de las ruedas además se suele someter a un tratamiento de templado y
revenido, dejando al velo y al cubo en estado normalizado.
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
128
El tratamiento de temple al que se somete la llanta consiste en calentar la rueda en un horno
hasta los 827ºC para eliminar las tensiones generadas en el forjado. Posteriormente la llanta se
enfría con agua pulverizada durante 345s. Como la primera temperatura está por encima de la
temperatura de transformación de fase, se produce la transformación de austenita a perlita
durante el enfriamiento. La microestructura perlítica es la que da a la llanta su alta dureza. En
este punto la llanta se ha enfriado y se expande. Se deja enfriar durante aproximadamente 4
minutos para dejarla posteriormente en un horno a una temperatura de 480ºC durante dos horas
para aliviar algunas tensiones generadas durante el enfriamiento de la llanta. Finalmente la
llanta se deja enfriar a temperatura ambiente aproximadamente 6 horas.
La estructura de las ruedas consiste en granos perlíticos finos rodeados de un borde de gran
ferrítico pro-eutectoide. El porcentaje volumétrico de ferrita pro-eutectoide decrece al aumentar
el contenido de carbono y se incrementa con el contenido en silicio. El porcentaje volumétrico
de ferrita pro-eutectoide está entre un 5 y un 20%. Tras la forja el tamaño de grano está entre 0
y 1. La microestructura se refina durante el tratamiento térmico llegando a valores típicos de
tamaño de grano entre 5 y 8. El tamaño de grano a una profundidad de la banda de rodadura de
35mm es de nivel 7-8, según ISO 643.
Para asegurar que no se producen defectos macroscópicos en las ruedas tras su fabricación,
todas las ruedas son inspeccionadas por el proveedor mediante la técnica de ultrasonidos,
siendo el tamaño mínimo de defecto permitido de 1, 2 o 3mm.
5.1.3.4. Tipos de uniones soldadas
En los años 40, la tecnología no estaba tan avanzada como ahora y en aquella época el tipo de
soldadura usada era por arco eléctrico.
5.1.3.4.1. SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO.
La soldadura eléctrica por arco, es el procedimiento por el que se realiza la unión entre dos
partes metálicas, aprovechando el calor desarrollado por el arco eléctrico que se libera entre un
electrodo (metal de adjunción) y el material por soldar. La alimentación del arco de soldadura se
obtiene con una máquina generadora de corriente alterna.
Figura 109. Equipo Soldadura por Arco Eléctrico
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
129
Hay que mencionar que ciertos electrodos se obtienen mejores resultados cuando se mantienen
alejados del objeto a soldar, que cuando se aplica la técnica de arrastre. También hay que tratar
de que la distancia entre la punta del electrodo y el objeto sea siempre la misma.
Asimismo la soldadura presenta un mejor aspecto cuando se avanza a una velocidad constante y
se mantiene en un arco de longitud uniforme.
También hay que mencionar que cada vez que se hace una pausa en algún sitio, el cordón se
hace más ancho. Por el contrario, siempre que uno se deja un espacio, el cordón se adelgaza.
Tampoco se debe variar la velocidad del electrodo al soldar.
Cuando el metal depositado solidifica, se notan con claridad los lugares en que varió la
velocidad de avance. La transferencia de metal da como resultado un cordón bien formado
cuando la velocidad de avance es constante.
El control de la penetración
La transferencia de metal y la fuerza del arco se controlan con la longitud de éste y con la
corriente. Cuando
hay poca corriente, el arco pierde fuerza y disminuye la penetración, el cordón se adelgaza y el
metal se empieza a acumular. También puede suceder que el electrodo se pegue a la pieza de
trabajo.
Cuando hay demasiada corriente, el arco tiene mucha fuerza; penetra demasiado en el objeto y
produce demasiada salpicadura. Además un exceso de corriente produce rebajos a lo largo de la
orilla de la soldadura y puede llegar a perforar el objeto.
Cuando el arco es demasiado corto, profundiza en el objeto a soldar. Un arco corto puede hacer
que la transferencia de metal sea dispareja y que las ondulaciones del cordón sean grandes. Hay
una tendencia a que se formen agujeros de escoria y porosidad. Si el arco es largo, las fuerzas de
penetración disminuyen. Puede ser que el arco se aparte de su trayectoria normal y que los
bordes del cordón resulten irregulares.
Figura 110. Técnica Soldadura por Arco Eléctrico
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
130
Ángulo del electrodo
El ángulo que forma el electrodo con el charco también afecta la transferencia de metal, puesto
que este ángulo dirige la fuerza del arco. Al acercar el ángulo hacia la vertical, aumenta la
penetración.
A medida que se disminuye el ángulo, se reduce la penetración. Cuando el arco apunta hacia el
charco, puede suceder que el cordón se acumule y se solidifique en forma de grandes
ondulaciones. Cuando se inclina el electrodo hacia la izquierda o hacia la derecha, que es lo que
se conoce como ángulo de trabajo, el cordón se desplaza del centro.
Por lo tanto hay que manejar el electrodo como si de su punta emergiera un chorro imaginario
de aire.
Figura 111. Técnica Soldadura por Arco Eléctrico
Características y aplicaciones del procedimiento
Sencillo y barato
El factor principal que hace del proceso de soldadura con electrodo revestido un método tan útil
es su simplicidad y en consecuencia, su bajo costo. Otros procesos, como el de soldadura de
arco con electrodo de tungsteno y gas inerte, el de soldadura de arco metálico y gas inerte y el
de soldadura de arco con núcleo fundente, no han podido desplazar del mercado a la soldadura
con electrodo revestido. Todo lo que se necesita un soldador para trabajar con este proceso es
una fuente de poder, cables, un portaelectrodo y electrodos.
Utilización
El proceso de soldadura con electrodo revestido es el más conocido y probablemente el más
utilizado de los procesos de soldadura con arco, y es a la vez versátil y flexible. El soldador
puede trabajar lejos de la fuente de poder y además no hay necesidad de utilizar gases
comprimidos como protección.
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
131
El procedimiento es excelente para trabajos de reparación, fabricación y construcción. Gran
parte del trabajo de soldadura con arco que se realiza en forma rutinaria se efectúa con el
proceso de soldadura con electrodo revestido.
Con este proceso se puede soldar metal de casi cualquier espesor y se pueden hacer uniones con
la configuración que sea. Hay electrodos que se pueden usar con los aceros al carbono y de baja
aleación, aceros inoxidables, aceros de alta aleación y resistentes a la corrosión, aceros
templados, hierro colado y maleable. A pesar de que no se utilizan tanto, también hay electrodos
para soldar cobre, níquel y otras aleaciones. También se efectúa algo de trabajo de soldadura de
piezas gruesas de aluminio, pero en cantidades muy pequeñas.
Electrodos
Hay que tener cuidado al seleccionar los electrodos, pues importante que su composición sea
adecuada de acuerdo con el metal que se desea soldar. Si el electrodo y el metal depositado no
son compatibles, es muy probable que la soldadura obtenida no sea buena. No es posible esperar
que una soldadura soporte la carga para la que se diseño si no se realiza con el electrodo
correcto. Un electrodo inadecuado da origen a porosidad, poca resistencia a la corrosión,
soldaduras débiles y otros defectos.
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
134
6.1. Presupuesto
Para poder llevar a cabo este proyecto, se ha realizado un último apartado. Este consiste en
saber que coste representa fabricar todo el sistema diseñado anteriormente, teniendo en cuenta
los respectivos planos de cada pieza e incluyendo los diversos tipos de materiales empleados
ahora en la actualidad.
También se ha añadido a este presupuesto, el coste que representan las uniones soldadas entre
diversas piezas tal y como se ha podido ver a partir del apartado 3.1.3.
A continuación presentamos el presupuesto pedido a la empresa TALLERS ESTEVE S.A.
(construcciones mecánicas y mantenimiento).
Este presupuesto se presenta de forma total y también en forma de desglose según los
subconjuntos diseñados, para poder apreciar las horas de elaboración y coste de cada pieza,
entre otros.
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
140
7. CONCLUSIONES
El objetivo principal de nuestro proyecto ha consistido en la realización de una Ingeniería
Inversa, lo que significa que a partir de un producto al que se puede acceder recopilando la
poca documentación grafica que se dispone, obtener la información necesaria para conocer y
determinar, cómo funciona, cómo fue o pudo ser fabricado y que materiales se utilizaron en su
fabricación.
Claro está, que en el caso de la ingeniería inversa sobre el Talgo – 0 nos hemos enfrentado a una
situación compleja. Físicamente no disponíamos del producto en nuestras manos para poder
realizar dicho estudio y esto ha comportado que toda la información a nuestro alcance
procediese de la antigua y escasa documentación fotográfica que nos proporcionaron el Sr
Alberto García y del Sr José Luis López, dos profesionales del mundo ferroviario además de
alguna documentación de la época.
Con la información recopilada, hemos intentado rediseñar y construir ciertos componentes,
teniendo en cuenta la situación de la industria española de los años cuarenta en plena posguerra,
en una situación de plena autarquía, donde no eran posibles las importaciones y con la dificultad
añadida de que nos encontrábamos en plena guerra mundial. Esta dificultad nos ha servido para
situarnos en el entorno de los años 40 e investigar los procesos de construcción, para poder
llevar a cabo con mayor exactitud la reconstrucción de la estructura tubular del Talgo – 0.
Aparte de rediseñar dicha estructura, también hemos realizado estudios de elementos finitos a
través de software, lo que nos ha enriquecido a nivel conceptual e informático, por lo tanto
hemos podido llevar a cabo una construcción de los años 40 a la época actual. Asimismo se ha
realizado un estudio dinámico comparativo entre el sistema Talgo y el sistema de Bogie
convencional.
También hemos de mencionar que a medida que hemos ido realizando este proyecto han ido
apareciendo diferentes dificultades de diversos tipos, pero poco a poco se han ido subsanando
hasta poder llegar a realizar por completo este proyecto.
Finalmente nos gustaría agradecer a todas las personas involucradas de manera indirecta en este
proyecto, tales como: técnicos expertos en el mundo ferroviario, profesores de diferentes
departamentos de la universidad, empresas de construcción, etc. Que nos ha permitido poder
llevar a cabo este proyecto de una manera precisa y satisfactoria.
Ingeniería Inversa Talgo - 0 1941-2011
141
8. BIBLIOGAFIA
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2) Losada, Manuel. Curso de Ferrocarriles, Cuaderno III, Mecánica de la vía. Madrid:
UPM, 1992.
3) López Pita, Andrés. Curso de Ferrocarriles, Tomo III, Material Remolcado. Madrid:
Revista de Obras Públicas, 1984-1985.
4) García Álvarez, Alberto. Dinámica de los trenes en alta velocidad. Madrid:
FUNDACION FERROCARRILES ESPAÑOLES, 2007.
5) López Pita, Andrés. Curso de ferrocarriles. Tomo VIII. Interacción vía-vehículo.
Madrid: Revista de Obras Públicas, 1984-1985.
6) P. Arrondo Sardina y otros. Temas ferroviarios. Trazado. Tracción. Explotación.
Ejercicios resueltos.
7) Lucchesi, Domenico. Tecnología de los materiales de taller. Editorial Labor, 1973.
8) Tuñon de Lara, M. El primer franquismo: España durante la segunda guerra mundial.
Madrid: Siglo XXI editores S.A, 1989.